双折射光子晶体光纤的设计及其特性的研究

论文摘要

近年来,光子晶体光纤由于其独特的特性受到了人们的广泛关注。例如高双折射和偏振保持,奇异色散特性,高非线性,表面增强拉曼效应,大模面积等。同时,应用光子晶体光纤可以得到许多高性能的光纤型光信号处理器件。这使得光子晶体光纤成为国际上的研究热点之一。首先,论文设计了一种双芯高双折射高耦合强度的光子晶体光纤,采用多极法和模式耦合理论对这种双芯光子晶体光纤的特性进行了分析。与传统双芯光子晶体光纤相比,本文所设计的双芯光子晶体光纤的双折射度和耦合强度随着空气填充率的增加而增加。因此,这种双芯光子晶体光纤把高双折射和高的耦合强度成功的结合在一起,双折射度达到10-2量级,这对于微型光子器件的研制具有重要意义。其次,设计了一种改进的高双折射光子晶体光纤,用多极法研究了双折射、色散和限制损耗特性。数值模拟显示,改进后的光子晶体光纤具有色散平坦的性质。此外,双折射度比起初的光子晶体光纤大了很多。并且由于改进后对模场的限制增强,光纤的损耗比起初光子晶体光纤小104倍。这种改进的光子晶体光纤可以被用作高双折射和色散平坦光纤。最后,研究了脉冲在双折射光子晶体光纤中的传输。不同于以往所采用的双折射光子晶体光纤,本文所采用的双折射光子晶体光纤为铅硅酸盐玻璃材料SF6,结果得到了波长从1200-2000nm的超平坦的连续谱。超连续谱对于非线性光学中超短脉冲的产生、光谱分析、光学相干层析、光计量学、光通信、光学频率梳等许多方面都有非常重要的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 光子晶体光纤简介
• 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
• 1.3 光子晶体光纤的特性
• 1.3.1 无截止单模传输特性
• 1.3.2 可调节的色散特性
• 1.3.3 双折射特性
• 1.3.4 高非线性特性
• 1.3.5 极大或极小的有效模场面积
• 1.4 光子晶体光纤的研究现状
• 1.5 论文的研究内容和结构安排
• 第2章 双芯高双折射光子晶体光纤的性质
• 2.1 引言
• 2.2 基本理论与方法
• 2.3 数值结果及分析
• 2.3.1 双折射
• 2.3.2 耦合长度
• 2.3.3 色散
• 2.4 本章小结
• 第3章 改进的高双折射光子晶体光纤
• 3.1 引言
• 3.2 理论和模型
• 3.3 改进后光子晶体光纤的特性
• 3.4 本章小结
• 第4章 超连续谱在高双折射SF6 软玻璃光子晶体光纤中的产生及应用
• 4.1 引言
• 4.2 脉冲在光纤中传输的基本理论
• 4.2.1 光纤中脉冲传输的基本方程的推导
• 4.2.2 几种典型的脉冲波形
• 4.2.3 与脉冲传输特性有关的几个重要参数
• 4.3 数值模拟结果及分析
• 4.3.1 SF6 光子晶体光纤的结构
• 4.3.2 HBSF6-PCF 的特性
• 4.3.3 超连续谱的产生
• 4.4 超连续谱的应用
• 4.4.1 波形和群速度色散测量
• 4.4.2 超高速通信光源和全光解复用
• 4.4.3 脉冲压缩
• 4.4.4 光学相干层析技术
• 4.4.5 超连续谱在激光方面的应用
• 4.4.6 光学频率梳
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介