非石英中红外高双折射光子晶体光纤基本特性研究

论文摘要

随着对石英光子晶体光纤的研究日益趋于成熟和完善,人们开始将制作光子晶体光纤的材料由石英转向了非石英材料,如硫系玻璃、硅酸盐玻璃、氧化物玻璃以及各种软玻璃材料等。非石英材料的使用将光子晶体光纤的透光范围由可见和近红外波段逐渐向中红外以及远红外、紫外扩展,应用不同材料制作光子晶体光纤可以得到许多新型光纤器件,例如光纤放大器、光纤激光器、光纤传感器等。论文设计了几种典型的非石英光子晶体光纤并研究了其基本特性。首先,设计了一种正六边形排列的传统结构的光子晶体光纤,该光纤的材料为GLS玻璃中的一种,利用电磁场散射多级理论研究了该光子晶体光纤的基本特性,发现其在中红外波段具有优良的高双折射、高非线性等特性,为制作适用于中红外波段的光纤器件提供了理论基础。其次,设计了一种打破传统六边形阵列的新颖结构,将原来的一个空气孔分裂为两个并组成一组,多组空气孔以及背景材质碲玻璃构成该光纤结构。通过数值模拟,发现该光子晶体光纤有着很好的高双折射、高非线性、可调的波导色散等特性。最后,设计了圆形包层不同纤芯结构的As2Se3光子晶体光纤,研究发现矩形芯较六边形芯和椭圆形芯有较高的双折射和非线性,另外发现该材料的材料色散在不同的波段对波导色散的影响程度不同。论文的研究为设计新型光子晶体光纤和制作相应波段的光子器件提供了思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 光子晶体光纤概述
• 1.2.1 折射率引导型光子晶体光纤
• 1.2.2 光子带隙型光子晶体光纤
• 1.2.3 混合引导型光子晶体光纤
• 1.3 光子晶体光纤的特性
• 1.3.1 无截止单模传输
• 1.3.2 高双折射
• 1.3.3 高非线性
• 1.3.4 可调色散
• 1.3.5 极大有效模场面积
• 1.4 光子晶体光纤的理论计算方法
• 1.4.1 有效折射率法
• 1.4.2 多极法
• 1.4.3 平面波展开法
• 1.4.4 有限元法
• 1.4.5 有限差分法
• 1.5 光子晶体光纤的研究现状和应用前景
• 1.6 论文的研究内容和结构安排
• 第2章 高双折射中红外GLS 材质光子晶体光纤基本特性分析
• 2.1 引言
• 2.2 理论基础
• 2.3 理论模型
• 2.4 数值结果和分析
• 2.4.1 双折射特性
• 2.4.2 非线性特性
• 2.4.3 损耗特性
• 2.5 GLS 材料PCF 实验制备的可行性分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 新型结构碲玻璃光子晶体光纤特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 光纤结构与理论基础
• 3.3 数值模拟和结果分析
• 3.3.1 高双折射特性
• 3.3.2 可调的波导色散特性
• 3.3.3 高非线性特性
• 3.4 本章小结
• 2Se₃光子晶体光纤特性研究'>第4章 圆形包层As₂Se₃光子晶体光纤特性研究
• 4.1 引言
• 4.2 光纤结构简介
• 4.3 数值模拟与结果分析
• 4.3.1 双折射特性
• 4.3.2 色散特性
• 4.3.3 非线性特性
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介