光子晶体光纤合束器的制作研究

论文摘要

近几年光子晶体光纤由于其独特的光学特性而备受关注,光子晶体光纤的后处理技术是对现有光纤进行处理而获得一些特殊结构参数光纤的技术,利用光子晶体光纤的后处理技术和其特殊的光学特性可以制作大量种类不同的普通光纤难以实现的光器件。选择性空气孔塌缩技术是最近发展起来的一种光子晶体光纤后处理技术,是进一步实现光子晶体光纤潜在应用价值的一种重要技术手段。本论文就是在选择性空气孔塌缩技术的基础上展开的,提出了此种后处理技术的两种新应用,主要内容如下:一、详细介绍了光子晶体光纤的性质、应用及光子晶体光纤的后处理技术,并说明了后处理技术在国内外的发展现状。二、光子晶体光纤的选择性空气孔塌缩技术可以让纤芯变大,据此提出了应用扩芯-拉锥技术的光子晶体光纤合束器的构想,并计算了整体的传输损耗,通过模拟计算得到:扩芯-拉锥光子晶体光纤合束器在入射不同波长时的轴向损耗远小于传统的合束器,尤其显著改善了长波传输时的损耗（相关内容发表在《中国激光》上）。三、利用选择性空气孔塌缩技术,实现了光子晶体光纤的纤芯变形,以及变形后的任意直径拉锥。提出利用圆形芯到矩形芯的纤芯变形拉锥光子晶体光纤连接普通单模光纤和矩形微波导的方法,模拟结果显示这种连接方式相较于矩形微波导和单模光纤直接相连的方式耦合损耗降低了2.823dB（相关内容发表在Applied Optics上）。四、利用套管实现了多路多模光纤的合束拉锥,并对每一路的传输效率进行了测量,结果显示:平行套管法可以高质量的完成合束拉锥,平均传输效率在90%以上。这种方法为低损耗的多模光纤合束器的研制做好了铺垫,更为多路光子晶体光纤的合束拉锥和光子晶体光纤合束器的制作打下了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 光子晶体光纤的光学特性和后处理技术
• 1.2.1 光子晶体光纤的光学特性
• 1.2.2 光子晶体光纤的应用
• 1.2.3 光子晶体光纤的后处理技术
• 1.3 光子晶体光纤后处理技术国内外发展现状
• 1.4 本文主要内容及结构安排
• 第二章 光子晶体光纤合束器的数值模拟
• 2.1 过渡区长度对整体损耗的影响
• 2.1.1 光子晶体光纤合束器的结构
• 2.1.2 模拟运算
• 2.2 扩芯技术对光子晶体光纤合束器的影响
• 2.2.1 扩芯技术基本原理
• 2.2.2 模拟运算
• 2.3 小结
• 第三章 合束器制作关键技术之一——选择性空气孔塌缩
• 3.1 实验步骤
• 3.2 纤芯变形光子晶体光纤
• 3.2.1 模拟结果
• 3.2.2 实验结果
• 3.3 小结
• 第四章 合束器制作关键技术之二——套管式熔融合束拉锥
• 4.1 普通光纤的多路熔融拉锥
• 4.1.1 普通光纤的单根拉锥
• 4.1.2 多路光纤的熔融拉锥
• 4.2 套管式熔融组束拉锥
• 4.3 小结
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 套管式熔融合束拉锥的传输效率