一、Low Loss Polarization Maintaining Photonic Crystal Fiber（论文文献综述）
白卓娅[1]（2021）在《基于超快光学技术的实时测量系统研究》文中提出实时测量仪器是奠定工业、科学和医疗等一系列应用的基础平台。当今社会对数据带宽不断增长的需求正推动着通信行业提高组件和系统的工作频率,因此,对于能够在短时间内执行快速检测或诊断的实时测量仪器的需求也在快速增长。尽管短光散射（频闪）可以作为一种有效方法来提供瞬态事件的宝贵信息,但自然界中存在的大量瞬态信息和罕见事件都具有瞬时和不确定性,因此仍需要借助具有足够高分辨率和足够大存储长度的真正的实时测量仪器才能将其捕获。基于色散傅里叶变换原理的光学时间拉伸技术是一种新兴的数据采集方法,它克服了传统电子模数转换器的速度限制,能够以每秒数十亿帧的刷新率完成连续超快的单次光谱、成像以及太赫兹等测量,且不间断地记录上万亿个连续帧。该技术开辟了测量科学的新前沿,揭示了非线性动力学,如光流氓波、孤子分子以及相对论电子束等瞬态现象。此外,通过与人工智能相结合,它还创造出多种用于传感和生物医学诊断等应用的新型实时测量仪器。本论文结合所参与的国家自然科学基金等项目,针对基于超快光学技术的实时测量需求,开展了一系列深入的理论以及实验研究,扩展了超快光学技术在实时器件表征、瞬时频率测量以及传感方面的应用,取得的主要创新及成果如下:1.提出并验证了一种基于光学时间拉伸技术的实时器件表征系统,该系统使用相位分集技术和时间拉伸数据采集方法,消除了仪器中存在的色散惩罚问题,并扩展了测量系统的有效带宽。系统具有2.5 Ts/s的等效采样率、27 ns的超快器件响应测量时间以及5.4 fs的超低等效时钟抖动。结合所提出的数字信号处理算法,该系统对两个商用宽带电放大器的频率响应特性进行了测量,测得的频响曲线与器件指标高度一致。相比于传统网络分析仪,所提出的器件表征系统的测量速度至少提高了三个数量级。2.提出并验证了一种基于差分探测和光学时间拉伸技术的瞬时频率测量系统,可以对多频信号进行实时测量。仪器通过差分探测消除了由于脉冲光源光谱不均匀引起的待测信号失真,同时有效提高了系统的测量精度和动态范围。通过使用数字信号处理算法,该系统以100 MHz的采集速度,实现了3～20 GHz范围内单/多频信号测量,其频率分辨率为82.5 MHz,且测量误差不超过70 MHz。3.提出并验证了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪和波长-时间映射原理的实时应力解调系统,可以实现超快、对温度不敏感的应变测量。该系统的原理是将经过干涉仪频谱整形后的脉冲光源光谱映射到时域,将应变引起的波长偏移测量转换为时移测量,相比于使用光谱仪进行频域解调的传统方案,大大提高了系统的解调速度,实现了100 MHz的超快解调速率以及-0.17 ps/με的应变灵敏度。4.提出并验证了一种基于单模-两模-单模光纤梳状滤波器和波长-时间映射原理的实时应力解调系统。该自制滤波器通过将两模光纤与单模光纤进行偏芯熔接而制成,具有制作简单、波长间隔可调等优点,且滤波器在系统中被同时用作光谱整形器和传感元件。波长-时间线性映射通过使用色散元件实现,经滤波器整形后的光谱被映射到时域,从而可以通过测量时移大小在时域解调应变。系统在100 MHz的超快解调速率下,实现了0.3 ps/με的应变灵敏度以及167με的应力分辨率,并且该自制传感器在实验中表现出较低的热敏性,为1.35 pm/℃,使该系统可作为实现超快、稳定应力解调的理想选择。
杨帅[2]（2021）在《新型空芯反谐振THz波导研究》文中研究说明近年来,THz技术得到快速发展,但由于缺乏低损耗THz波导,THz信号主要通过自由空间传输,易受空气中水汽等杂质的影响,传输损耗高。而且由于缺乏有效的THz波导,THz系统庞大复杂,稳定性差。缺乏低损耗THz波导,已经成为制约THz技术应用领域拓展的关键瓶颈问题。空芯反谐振THz波导,传输损耗低、传输带宽大、结构设计自由度大且易于制作,空芯导光可以突破材料损耗的限制,已成为当前THz波导领域的研究热点之一。本学位论文在国家自然基金面上项目资助下,面向THz应用领域的快速发展需求,以理论、材料及制备技术创新为突破口,开展新型空芯反谐振THz波导理论与实验研究。论文取得的主要创新性成果如下:1.首次引入三角形空气孔以提升空芯反谐振THz波导结构的抗形变性能,提出并研制出一种具有锐角结构的五角星形抗形变空芯反谐振THz波导。考虑制作可行性,选择3D打印常用的光敏树脂材料作为制备材料,系统研究了结构参数及形变对波导传输特性的影响。应用3D打印技术制备出波导样品,并应用THz时域光谱系统对波导特性进行测量,测量的最低损耗为0.041 cm-1位于0.848 THz频率处,与设计特性相吻合。与圆形及矩形空气孔结构相比,提出的三角形空气孔空芯反谐振THz波导结构,抗形变能力更强。2.提出并研制出一种双五边形嵌套抗形变空芯反谐振THz波导。在保留原有的以五个三角形空气孔作为包层结构的基础上,由两个五边形相互嵌套而设计出双五边形嵌套波导。利用3D打印技术制作出长度为25 cm的波导样品,并利用THz时域光谱仪对样品进行测量,最低损耗为0.011 cm-1位于0.995 THz频率处,在0.2-1 THz频率范围内平均传输损耗为0.07 cm-1,实验结果与设计特性相吻合。相较于五角星形抗形变空芯反谐振THz波导,改良后的双五边形嵌套THz波导,在保持低传输损耗和抗形变能力的前提下,波导尺寸缩小了大约40%,更有利于THz系统的小型化和集成化。3.提出并研制出一种基于半椭圆管包层的有效单模空芯反谐振THz波导。通过与包层半椭圆管面积适配,以及芯区壁厚优化,在抑制传输损耗的同时获得6.01的高阶模消光比。波导以3D打印光敏树脂材料制作。实验测量结果显示,波导出射端模场呈类基模高斯型分布,证明波导可实现有效单模传输。最低损耗0.009 cm-1位于0.82 THz频率处。在0.2-1 THz频率范围内,横截面结构对位级联后的波导样品平均损耗为0.048 cm-1,即使级联波导发生微小错位,其平均损耗值与对位级联波导的损耗值十分接近。基于此种空芯反谐振THz波导结构所研制的模式滤波器,可通过两种方案滤除HE31模式。4.提出并研制出一种椭圆芯保偏空芯THz波导。系统研究了结构参数对波导传输特性的影响,研究结果表明,壁厚主要影响传输窗口和高双折射区域在传输谱中的位置,对损耗和双折射没有直接影响;芯区尺寸和椭圆率的影响类似,芯区面积越大,X和Y偏振模式的损耗就越低,双折射也随之降低。采用光敏树脂材料3D打印制作出THz波导样品。实验结果显示,在0.2-0.24 THz和0.27-0.29 THz两个高双折射区域内双折射可达到10-4量级,X和Y偏振模式测得的最低损耗分别为0.016 cm-1和0.020 cm-1。5.提出并研制出一种包层内嵌双层平行板的保偏空芯THz波导。在X和Y方向芯径不同的基础上,引入不同壁厚,从而进一步提高双折射。优化结构参数后的波导,在0.45-0.53 THz频率范围内双折射均优于10-3量级。分别利用白色与透明光敏树脂材料3D打印制备出THz波导样品。实验结果显示,在0.2-1THz频率范围内,所获得的最高双折射分别对应为4.91×10-3和3.43×10-3。较之椭圆芯保偏空芯THz波导,双折射值提升一个量级。
唐子娟[3]（2021）在《基于光子晶体光纤的新型光纤激光器和传感器的研究》文中提出光子晶体光纤（Photonic crystal fiber,PCF）凭借其结构设计可控维度多、自由度大,能够实现传统光纤所无法实现的独特特性,如无尽单模特性、高双折射特性、高非线性特性等,而且其多孔结构也为气体、液体及金属等材料的填充修饰提供了天然的通道,成为当今光纤及光器件领域蓬勃发展的研究方向。基于PCF的滤波器,呈现出高的热稳定性、高消光比、结构紧凑等优势,为解决基于传统光纤滤波器的光纤器件中存在的诸多问题,提供了新的解决思路。本学位论文在国家自然基金面上项目等项目基金的支持下,以新型PCF滤波器研究为切入点,提出并研制出多种高性能连续波多波长光纤激光器,以及高灵敏度、结构简单、抗温度干扰的矢量曲率、拉力光纤传感器,并针对生物医学领域体液p H、呼吸氨浓度的测量需求,研制出具有生物兼容性的新型光纤生物传感器。论文取得的主要创新成果如下:1.首次提出并研制出一种基于拉锥型三芯PCF滤波器的可调谐掺铒多波长激光器。理论和实验相结合,研究拉锥型三芯PCF滤波器的拉力调谐特性。基于拉锥型三芯PCF滤波器,构建环形腔掺铒多波长激光器,实现了调谐范围分别为22.22 nm、14.36 nm、8.08 nm的可调谐单、双、三波长激光输出。其中,双波长激光实现的边模抑制比高达52 d B,波长间隔分别为自由谱宽两倍、三倍和四倍。与已报道的绝大多数基于特种光纤滤波器的激光器相比,该激光器具有优异的可调谐特性及高的激光边模抑制比,在光通信及微波光子学等领域具有广泛的应用前景。2.提出并研制出一种基于四叶草PCF模式干涉滤波器的可切换多波长激光器。建立了四叶草PCF滤波器的模式干涉理论模型,理论与实验相结合,分析滤波器的模式干涉特性及传输特性。以此为基础,构建了基于四叶草PCF滤波器的可切换掺铒多波长激光器,实现了边模抑制比达50 d B、峰值功率波动小于1.5 d B的可切换六波长激光器。与相似结构的激光器相比,边模抑制比提高了10 d B、峰值功率波动降低了2 d B。通过对滤波器施加轴向拉力,实现了波长间隔可调谐的双波长激光输出,调谐范围达41 nm,比已报道的多数具有相似结构的多波长激光器提高近一倍。3.设计并研制出一种基于拉锥型双芯PCF的弯曲曲率和应力双参量传感器。通过在熔接点处拉锥,提高了模式干涉强度;采用非对称结构的双芯PCF,实现了双弯曲方向的矢量曲率感测,感测灵敏度分别达18.29 nm/m-1和-18.13 nm/m-1。同时,该传感器对应力改变也具有良好的线性响应,实现的最高应力灵敏度为-10.65 pm/με。利用矩阵分析法,排除温度在矢量弯曲测量和拉力测量中的影响。相较其他矢量弯曲传感器,提出的传感器兼具结构简单、高灵敏度、低温度交叉敏感性且可实现多参量同时传感的显着优势。4.设计并研制出一种基于三芯PCF-赛格耐克环结构的高灵敏度拉力传感器。利用在拉力作用下三芯PCF耦合特性的改变,研制出三芯PCF拉力传感器。传感器灵敏度高达-29.8 pm/με,高于近年来报道的多数基于PCF的拉力传感器。由于三芯PCF由纯石英制成,传感器展现出极低的温度交叉灵敏度0.05με/℃。为进一步提升传感器的灵敏度,从理论上系统研究了三芯PCF模式耦合特性对传感器灵敏度的影响,研究结果表明,当光纤的占空比为0.84,理论上,在波长1561.47 nm处可将灵敏度提升两倍,为后续开展高灵敏度应力传感器提供了理论指导。5.设计并研制出一种TPPS敏感膜功能化的四叶草PCF氨气传感器。理论与实验相结合,研究TPPS敏感膜对氨气浓度的响应特性。以此为基础,利用完全填充法将TPPS染料填充至四叶草PCF包层的大空气孔中,研制出TPPS敏感膜功能化的四叶草PCF氨气传感器。实现了在0-10 ppm浓度范围内氨气的准确检测,检测精度达0.15 ppm。传感器的响应时间为150 s,且通过盐酸后处理能够实现可重复使用。TPPS染料和石英光纤均为细胞无毒性材料,满足生物兼容性氨气传感需求。本研究成果打破了目前氨气传感器检测精度无法满足生物氨气检测需求的瓶颈,对推进适合生物检测氨气传感器的发展具有重要的意义和实用价值。6.设计并研制出一种无染料的U形光纤pH传感器。采用溶胶凝胶技术将乙基纤维素包裹在二氧化硅网状基质中形成无染料的p H敏感膜。实验研究表明所制备的敏感膜具有稳定的不随p H变化的吸收特性,常温下成分均一的特性,和无细胞毒性。将该敏感膜涂覆在U形光纤上,研制出无染料的U形光纤p H传感器。实验研究了传感器的灵敏度、测量范围、精度、时间稳定性、温度稳定性及测量一致性。研究结果表明,传感器对在4.5-12.5范围内变化的溶液p H值具有良好的线性响应,在7.5-12.5 p H范围内的灵敏度为-0.42 d Bm/p H,在4.5-7.5 p H范围内为-0.14 d Bm/p H。此外,传感器展现出高的温度稳定性,在21℃-39℃温度变化范围内的p H值改变0.12 p H且不同时间段测量的p H值基本一致。传感器的测量范围高于已报道的多数无染料光纤p H传感器,且具有生物兼容性;实现的分辨率达0.02 p H,满足生物医学领域多数体液测量的精度需求。本研究成果为p H光纤生物传感器的发展及在生物医学领域的应用具有重要意义和应用价值。
李洪伟[4]（2021）在《基于全正常色散高双折射光纤产生超连续光谱的数值研究》文中研究表明由于超连续光谱具有宽频谱和高相干性等特点,在光通信系统、光谱学、国防安全以及生物医学等领域有着广泛应用。本论文提出了三种正常色散高非线性保偏光纤结构,并数值仿真和分析了保偏光纤中两个正交偏振基模的超连续光谱的产生,主要工作内容如下:（1）介绍了脉冲在光纤中传输的理论模型,包括光纤的群速度色散、非线性参数、损耗、双折射的定义和计算公式。然后,阐述了广义非线性薛定谔方程及其数值求解方法。（2）提出了一种基于高非线性液体材料CS2的保偏单模光纤。通过适当选择光纤参数,在包层中具有两个空气孔的CS2液芯石英光纤可以为两个正交偏振基模提供高非线性、高双折射、低损耗和全正常群速度色散曲线。然后,研究了输入脉冲的峰值功率、脉冲宽度和偏振角度对超连续光谱产生的影响。数值结果表明,当峰值功率为25 k W,中心波长为1920 nm,脉冲宽度为0.1 ps的泵浦脉冲耦合到0.1 m光纤中并沿慢轴或快轴线性偏振时,输出光谱可以始终保持沿两个主轴方向的线性偏振状态,并在-20 d B水平下光谱强度处覆盖一个倍频程,波长范围为1000–2500 nm。此外,由非线性耦合作用引起的从快轴到慢轴的脉冲能量转移可导致线性偏振的退化,即使输入脉冲的偏振角度偏离快轴仅2°。（3）提出了两种基于掺锗石英的保偏单模光纤。第一种结构是包层中引入两个对称空气孔的高掺锗纤芯石英光纤,两个正交偏振基模具有高非线性、高双折射、低损耗以及全正常群速度色散曲线。两个偏振基模的非线性参数在1920 nm处约为0.01 W-1/m,双折射在10-4以上。由数值仿真结果可知,当峰值功率为150 k W,中心波长为1920 nm,脉冲宽度为0.1 ps的泵浦脉冲耦合到0.5 m的光纤中并沿慢轴或快轴偏振时,输出光谱在-20 d B处的波长范围为900–2500 nm。同时,输出脉冲在整个波长范围内具有极好的相干性。第二种光纤结构是通过在高掺锗纤芯中引入椭圆空气孔来为两个正交的偏振基模提供高双折射。通过对光纤结构参数进行优化,在1000–3000 nm的波长范围内得到了低且平坦的群速度色散曲线,1920 nm处的非线性参数高达0.01 W-1/m,双折射达到了10-3量级。数值结果表明,当沿着主轴方向线偏振的超短脉冲耦合到保偏光纤中时,可以产生线偏振高相干性的超连续光谱。
徐小斌,王晓阳,高福宇,朱云浩,张祖琛,刘嘉琪,金靖,宋凝芳[5]（2021）在《光子晶体光纤陀螺技术及其首次空间试验》文中提出光子晶体光纤具有抗辐射、抗弯曲、抗磁场干扰和温度敏感性低等优势,是空间用光纤陀螺的理想选择。针对空间用光纤陀螺,提出了四层孔和双层孔陀螺用光子晶体光纤结构,突破了光子晶体光纤长距离拉制关键技术,批量制备了陀螺用长距离低损耗实芯光子晶体光纤与空芯光子晶体光纤,利用开发的光子晶体光纤周向散射、背向散射、温度、磁等性能测试设备,全面测试与验证了光子晶体光纤性能优势。实现了光子晶体光纤耦合器、敏感环等光学器件,研制的高精度光子晶体光纤陀螺样机于2017年4月随"天舟一号"货运飞船发射成功,实现了光子晶体光纤陀螺的首次空间应用,于2020年12月用于某卫星主控,这是国际首次此类型陀螺用于卫星主闭环控制,验证了其可行性和优势,为将来广泛应用奠定了基础。
汪会波[6]（2020）在《掺镱光纤光学频率梳及其关键技术研究》文中研究指明光学频率梳是超快激光与精密光谱学交叉的重要突破,它的出现将微波频率与光学频率紧密连接起来,为精密频率测量提供了一个有力的工具,在光学原子钟、频率标准传递、绝对距离测量、精密光谱学等领域发挥着重要的作用。本论文主要围绕飞秒掺镱光纤光学频率梳的产生及其中的关键技术展开了一系列研究工作。本论文主要研究内容和创新性研究成果如下:1.基于非线性偏振旋转锁模和SESAM锁模原理,开展了1 μm超快锁模光纤激光器的研究工作。首先针对光学频率梳和光纤放大器两种应用需求搭建了两套参数不同的基于非线性偏振旋转锁模的光纤激光器。分别为运行在近零色散区域的展宽脉冲锁模激光纤激光器,锁模重复频率为250MHz,平均输出功率为120 mW,光谱宽度为45 nm,以及运行在微正色散区域的自相似锁模光纤激光器,锁模重复频率为50MHz,平均输出功率为39mW,光谱宽度为20 nm。其次进行了全保偏SESAM锁模光纤激光器的实验研究,锁模重复频率为69 MHz,平均输出功率为37mW,最大输出光谱宽度为34nm,输出脉冲经腔外光栅可压缩至64 fs。此外,通过将SESAM粘贴在光纤跳线表面的方式,实现了全光纤结构的SESAM锁模光纤激光器,为1μm光纤激光器系统的集成化和小型化提供了理想的种子源。2.基于多种高非线性光纤,开展了光纤中倍频程超连续光谱产生的实验研究。首先使用自制的拉锥单模光纤,在输出参数为250MHz,74 fs,460mW的光纤放大器系统中获得了倍频程超连续光谱的输出,输出光谱覆盖550nm到1350 nm。其次,探究了低能量注入下光子晶体光纤中的超连续光谱产生效果,并搭建了高功率光纤放大器进一步拓展输出光谱宽度,最终获得了覆盖650 nm到1600nm的超连续光谱输出。进一步的,为了降低超连续光谱产生过程中所需的入射脉冲能量和高非线性光纤长度,进行了光子晶体光纤的拉锥实验,并利用自制的拉锥光子晶体光纤在在400 pJ的低能量注入下获得了倍频程超连续光谱输出,输出光谱覆盖520 nm到1150 nm,输出光谱能量较为集中。最后为了提升超连续光谱产生的效率,进行了光子晶体光纤的端面处理和低损耗熔接的实验研究。3.利用拉锥光子晶体光纤产生的倍频程超连续光谱,开展了掺镱光纤光学频率梳的研究工作。首先进行了光纤光学频率梳锁定至射频参考源的实验研究。在超连续光谱产生装置后,搭建f-2f光路探测到了 40dB的自由运转的载波包络相移频率信号,并利用锁相环电路实现了载波包络相移频率信号和重复频率信号的同时锁定,锁定时长均超过29个小时。为了提升光纤光学频率梳的锁定精度,将光学频率梳锁定到972 nm超稳连续激光器上,实现了连续激光的稳定性和窄线宽特性到光学频率梳的传递。锁定后的拍频信号线宽被压窄至1.24 mHz,计算频率不确定度为1.77×10-18/s和4.4×10-20/1000s。其次为了提升掺镱光纤光学频率梳系统的稳定性和实用性,开展了 1 μm全光纤结构超连续光谱产生装置的实验研究。通过选择特定的光子晶体光纤进行色散补偿,并使用拉锥光子晶体光纤进行光谱拓展,实现了1 μm全光纤结构的脉冲压缩和超连续光谱输出,输出光谱覆盖520nm到1250nm,输出光谱功率稳定性为0.08%。此外,在此光谱基础上搭建了 f-2f光路,探测到了 37dB的自由运转的载波包络相移频率信号,验证了全光纤结构超连续光谱产生装置具有良好的性能。4.基于百公里高精度时频传递的应用,开展了工程化掺镱光纤光学频率梳的实验研究。为了应对外场实验中复杂的环境条件,对掺镱光纤光学频率梳的结构和器件进行了工程化设计,并采用外部电路控制的方式实现对光学频率梳系统的调节。在此基础上搭建了用于实验室验证的低功率掺镱光纤光学频率梳装置,并设计了用于外场实验的基于线性啁啾脉冲放大的高功率掺镱光纤光学频率梳装置,最大输出功率20 W以上,频率稳定度为5.46× 10-20/1000s。
穆长龙[7]（2020）在《太赫兹微结构光纤及其可调谐传输特性研究》文中提出太赫兹（Terahertz,THz）波是一种频率介于微波和远红外波之间的电磁波,频率范围为0.1THz-10THz。近几年THz技术从基础研究到实际应用都得到飞速发展,并在传感、生物医学成像、时域光谱技术、通信、毒品检测等诸多领域中表现出其独特的优越性。然而,基于自由空间传输和操控THz波的THz系统通常因体积庞大、环境影响大等因素受到应用限制。因此,THz波导应运而生。与通信波段常用的石英光纤相比,聚合物光纤具备原材料价格低、质量轻、制备方法多样、挠性好等诸多优点,且在THz波段的材料吸收和材料色散相对较小;而微结构光纤具备传统光纤无法企及的新特性,如:高双折射、无截止单模传输等。二者的结合,即聚合物微结构光纤,将会同时具备二者的优良特性,并在光纤通信、光纤传感等诸多领域有着广阔的应用前景。本文设计了几种以聚合物为基材的THz微结构光纤,对其传输特性及可调谐特性进行了模拟计算,并尝试了初步的实验制备。本论文的主要研究内容如下:（1）为实现微结构光纤能同时具备高双折射、低损耗及近零平坦色散的特性,设计了一种具有Kagome包层结构、矩形纤芯结构（包含条形空气孔）的折射率引导型THz微结构光纤。对该光纤的模式特性和传输特性进行了理论计算。计算结果表明,在1THz频率处,可以实现0.089的超高双折射和0.055cm-1的低有效材料损耗。同时,对于y偏振基模,所设计的光纤在较宽的频率范围内（0.5THz-1.5THz）具有0±0.45ps/THz/cm的近零平坦色散特性。研究结论为该光纤在THz保偏系统中的应用提供了理论基础。（2）通过在包层空气孔中填充向列相液晶5CB,设计了一种带隙引导型THz微结构光纤,利用有限元法对所设计光纤的光子带隙、偏振相关带隙劈裂、电可调传输特性随结构参数的变化关系进行了理论分析。施加横向外电场可以展宽有效传输带宽并能实现单模单偏振传输。对于y偏振基模,在较宽的频率范围内可以获得0±1ps/THz/cm的近零平坦色散。对该光纤完成了初步的实验制备。研究结论为液晶填充THz微结构光纤在动态偏振控制和可调光纤设备的应用提供了理论参考。（3）设计了一种椭圆包层空气孔、填充液晶E7的实芯THz微结构光纤,采用有限元法研究了其带隙结构、双折射和色散的电可调特性。结果表明,通过控制外加电场可以将双折射提高一个数量级,且实现0.054×10-2的范围可调。此外,还获得了电可调的带宽和色散特性。研究结论为THz微结构光纤在保偏系统及可调光纤器件方面的应用提供了理论参考。
白若兰[8]（2020）在《应力型保偏光纤及其偏振分束研究》文中认为光纤系统传输速率以及光纤陀螺仪等仪器对光纤偏振态的要求日益增高,促使了人们对偏振态系统控制等问题的研究。为了克服单模光纤在通信过程中呈现出偏振模色散的现象,我们在传统单模光纤的包层内人为设计应力区或增大纤芯的椭圆度,致使纤芯中产生了不对称的应力场,从而获得了偏振保持特性优异的保偏光纤。保偏光纤在相干通信、传感等领域均起着决定性的作用。因此,对保偏光纤的分析及其应用的拓展是至关重要的。本课题主要是在前人的基础上,对熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤的光学特性进行分析与总结,并在熊猫型保偏光纤的基础上,提出一种应力型双芯光纤可调谐偏振分束器。主要工作内容如下:本文首先对本课题的研究背景与意义进行介绍,并分析保偏光纤、双芯光纤和偏振分束器的国内外发展现状。其次研究了光纤波动传输理论与光弹性理论,简单介绍光纤数值分析方法以及有限元法模拟仿真软件。随后基于有限元法建立熊猫型保偏光纤和领结型保偏光纤模型,分析光纤截面的应力分布情况与双折射形成原因,通过改变应力区结构参数,来探究应力型保偏光纤的双折射变化趋势。然后介绍应力型双芯光纤偏振分束器的工作原理及性能指标,选择计算归一化功率差值绝对值的方法对偏振分束器长度进行计算。最后,通过对应力型双芯光纤偏振分束器的模场和特性分析,我们提出了一种可通过调控工作温度能够实现可实时调谐的偏振分束器,且该器件有较小的长度、较宽的工作带宽等优点。
王宝库[9]（2020）在《太赫兹微结构保偏光纤及其偏振分束特性研究》文中研究指明太赫兹波因其频谱处于红外和微波之间的特殊位置,具有一系列独特的优异特性,已广泛应用于通讯、成像、检测及传感领域。微结构光纤具有高双折射、低损耗特性,适合用于太赫兹波的保偏传输。经过前期调研发现,目前大多数太赫兹保偏光纤为高双折射太赫兹光纤,太赫兹保偏光纤用于偏振分束的工作频率比较单一。为了解决这两个问题,本文设计了两种新型太赫兹微结构保偏光纤:一种是单偏振太赫兹光子晶体光纤,该光纤可以在较宽的工作带宽内实现太赫兹波的单偏振传输;另一种是用于可调谐偏振分束的高双折射双芯太赫兹光纤,该光纤可以将两个正交的偏振模分束成线偏振光,并且其工作频率可在较宽的频率范围内调节。对于所设计的单偏振太赫兹光子晶体光纤,其包层为方形晶格,纤芯为实芯。在纤芯周围选定的几个空气孔中引入了介电常数接近为零（epsilon-near-zero,ENZ）的材料,并在纤芯区域掺杂了增益材料。该光纤在0.960-1.307 THz（带宽为0.347 THz）频率范围内最小损耗差为13.2 dB。只需1.52 cm的光纤长度就可以在较宽的工作带宽内实现单偏振太赫兹传输,不需要的模式的损耗在整个工作频带上要比需要的模式的损耗高20 dB以上。该单偏振太赫兹光子晶体光纤特性受到增益材料的增益因子、增益区域的直径及纤芯两侧空气孔的直径等参数的影响。对于所设计的用于可调谐偏振分束的高双折射双芯太赫兹光纤,每个纤芯为有两个椭圆空气孔的椭圆聚合物。该双芯太赫兹偏振分束光纤在中心频率1 THz处,其分束长度为0.865 cm,传输损耗小于0.13 dB,消光比优于-10 dB的工作带宽为0.033 THz。此外,提出并证明了一种在光纤外侧施加的压力来调节偏振分束光纤的工作频率的有效方法,该方法实现了太赫兹偏振分束光纤的可调谐功能。本文所设计的具有宽带宽、大损耗差的单偏振太赫兹光子晶体光纤和具有结构紧凑、低传输损耗、宽带宽的可调谐太赫兹偏振分束光纤在精密光学仪器、光通信系统、传感器等领域具有潜在的应用前景。
熊强[10]（2020）在《新型空芯反谐振光子晶体光纤的设计与特性研究》文中进行了进一步梳理空芯光子晶体光纤（Hollow-core Photonic Crystal Fiber,HC-PCF）可以通过空气纤芯进行光传输,相比于传统实芯光纤,它具有低损耗、高损伤阈值和低非线性等独特优势。目前为止,空芯光子带隙光纤（Hollow-core Photonic Bandgap Fiber,HC-PBGF）是能够实现最低损耗光传输的空芯光纤。但是其散射损耗和纤芯模式与玻璃表面模式之间的模式耦合限制了它应用于光纤通信的超低损耗传输。最近,具有独特导光机制的空芯反谐振（Hollow-core antiresonance,HC-AR）光纤成为光纤领域的研究热点,与空芯光子带隙光纤相比,它具有更宽的传输通带、更低的传输损耗、模式纯度高以及高激光阈值损伤等特点,在数据通信、功率输送、非线性光学、弯曲传感以及中红外、紫外（UV）和太赫兹传输领域有着广泛的应用。因此,设计具有低损耗、宽带宽、单模性能良好的HC-AR光纤有着重要的科研应用价值。本论文利用有限元方法对HC-AR光纤的导光机制、特性及应用进行了系统性研究,主要研究内容如下:以简单的单环HC-AR光纤作为研究对象,利用反谐振反射光波导模型分析了HC-AR光纤的低损耗和能带形成的原因。此外,系统地分析了光纤的结构参数（管间隙、管壁厚度、纤芯直径、管个数以及嵌套管层数）对光纤传输特性的影响。通过数值模拟研究了各种HC-AR光纤在通信窗口中的损耗和带宽。设计提出了两种嵌套圆形和椭圆形反谐振管的5管HC-AR光纤,演示了光纤传输损耗和高阶模态如何受到几何结构和反谐振包层管数量的影响;并且对其弯曲损耗性能方面进行了分析。提出了三种在包层管中采用各向异性反谐振管的HC-AR光纤,通过优化谐振管的椭圆率,使得所设计的空芯光纤在通信波长1.55μm具有低损耗和单模传输能力;并与常规负曲率空芯光纤的限制损耗及高阶模式消光比等特性进行了对比。研究了保偏空芯光纤的传输特性,通过对y偏振方向上引入具有不同管壁厚度的嵌套管,分析了嵌套管厚度变化对光纤基模的限制损耗、双折射、偏振消光比的影响,对其制造公差进行了分析,并且与其他设计方案进行了对比。
二、Low Loss Polarization Maintaining Photonic Crystal Fiber（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Low Loss Polarization Maintaining Photonic Crystal Fiber（论文提纲范文）
（1）基于超快光学技术的实时测量系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超快光学技术简介 |
| 1.2.1 色散傅里叶变换在实时测量中的优势 |
| 1.2.2 光学时间拉伸技术在测量高速信号中的优势 |
| 1.3 基于超快光学技术的实时测量系统及研究进展 |
| 1.3.1 超快实时成像系统 |
| 1.3.2 实时光谱测量系统 |
| 1.3.3 实时传感系统 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 2 超快光学技术理论与涉及的关键器件 |
| 2.1 色散傅里叶变换原理 |
| 2.1.1 色散傅里叶变换的实现条件 |
| 2.1.2 色散傅里叶变换的数学表达 |
| 2.2 光学时间拉伸技术原理 |
| 2.2.1 光学时间拉伸系统中的映射关系 |
| 2.2.2 光学时间拉伸过程的数学表达 |
| 2.2.3 光学时间拉伸系统中的非线性效应 |
| 2.3 超快光学技术中涉及的关键器件 |
| 2.3.1 用于产生超快激光的脉冲光源 |
| 2.3.2 马赫-曾德尔调制器 |
| 2.3.3 模数转换器以及光子时间拉伸模数转换器 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于光学时间拉伸技术的实时器件表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相位分集的实时器件表征原理 |
| 3.2.1 脉冲响应和频率响应 |
| 3.2.2 单电极双输出马赫-曾德尔调制器 |
| 3.3 基于光学时间拉伸原理的待测器件实时表征系统实验方案 |
| 3.3.1 系统结构 |
| 3.3.2 相位分集仿真 |
| 3.4 待测器件响应的数字信号处理 |
| 3.4.1 时间序列分割和帧对齐 |
| 3.4.2 包络修正与脉冲响应定位 |
| 3.4.3 Tikhonov正则化 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.5.1 相位分集测试 |
| 3.5.2 电放大器频率响应测试 |
| 3.5.3 讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于差分光学时间拉伸技术的瞬时频率测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 差分光学时间拉伸技术实现原理 |
| 4.2.1 双输出推挽式马赫-曾德尔调制器 |
| 4.2.2 差分光电探测 |
| 4.3 瞬时频率测量系统结构 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 单音信号测量 |
| 4.4.2 双音信号测量 |
| 4.4.3 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于频谱整形和频时映射原理的实时应力传感系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 频谱整形和频时映射原理 |
| 5.3 基于由PM-PCF构成的Sagnac干涉仪和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.3.1 保偏光子晶体光纤 |
| 5.3.2 光纤Sagnac干涉仪原理 |
| 5.3.3 基于PM-PCF的 Sagnac干涉仪原理与制作 |
| 5.3.4 基于PM-PCF的 Sagnanc干涉仪用于实时应力解调的系统结构 |
| 5.3.5 实验结果与分析 |
| 5.4 基于单模-两模-单模光纤滤波器和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.4.1 少模光纤 |
| 5.4.2 光纤M-Z干涉仪原理 |
| 5.4.3 单模-两模-单模光纤滤波器原理与制作 |
| 5.4.4 基于自制单模-两模-单模光纤滤波器的实时应力解调系统结构 |
| 5.4.5 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的研究内容与成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 附录 A 缩略语 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）新型空芯反谐振THz波导研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 THZ系统概述 |
| 1.1.1 THz波特性 |
| 1.1.2 THz波的产生及探测 |
| 1.1.3 THz时域光谱实验系统 |
| 1.2 THZ波导研究现状 |
| 1.2.1 THz波导材料 |
| 1.2.2 聚合物THz波导的分类 |
| 1.2.3 空芯反谐振THz波导的发展 |
| 1.3 THZ波导制备技术 |
| 1.3.1 THz波导传统制备技术 |
| 1.3.2 3D打印技术简介 |
| 1.3.3 THz波导3D打印制备研究 |
| 1.4 功能性THZ波导研究现状 |
| 1.4.1 单模THz波导研究现状 |
| 1.4.2 保偏THz波导研究现状 |
| 1.5 论文结构 |
| 2 抗形变空芯反谐振THz波导设计 |
| 2.1 空芯反谐振THZ波导理论分析模型 |
| 2.1.1 基础波动方程 |
| 2.1.2 空芯反谐振波导内的模式 |
| 2.1.3 反谐振波导理论 |
| 2.1.4 有限元法 |
| 2.2 抗形变空芯反谐振THZ波导 |
| 2.2.1 抗形变结构设计 |
| 2.2.2 结构参数的影响 |
| 2.2.3 材料对波导传输特性的影响 |
| 2.3 波导样品制备及实验研究 |
| 2.3.1 实验系统介绍 |
| 2.3.2 波导选材及制备 |
| 2.3.3 实验研究及讨论 |
| 2.4 双五边形嵌套THZ波导 |
| 2.4.1 波导结构设计 |
| 2.4.2 结构参数影响分析 |
| 2.4.3 实验研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 单模空芯反谐振THz波导及模式滤波器设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单模空芯反谐振THz波导设计 |
| 3.2.1 波导结构设计 |
| 3.2.2 结构参数影响分析 |
| 3.2.3 实验研究及讨论 |
| 3.3 基于空芯反谐振THZ波导的模式滤波器设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 高双折射空芯反谐振THz波导设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 高双折射椭圆芯THZ波导 |
| 4.2.1 波导结构设计 |
| 4.2.2 结构参数影响分析 |
| 4.2.3 实验研究 |
| 4.3 高双折射内嵌平行板THZ波导 |
| 4.3.1 波导结构设计 |
| 4.3.2 结构参数影响分析 |
| 4.3.3 实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本论文的主要研究工作及成果 |
| 5.2 下一步拟开展的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）基于光子晶体光纤的新型光纤激光器和传感器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要缩略词对照表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 光子晶体光纤概述 |
| 1.2 基于光子晶体光纤的滤波器 |
| 1.2.1 基于保偏光子晶体光纤的Sagnac环 |
| 1.2.2 基于PCF的在纤式模式干涉仪 |
| 1.2.3 基于PCF的法布里珀罗干涉仪 |
| 1.2.4 基于多芯光子晶体光纤的滤波器 |
| 1.3 基于PCF滤波器的多波长光纤激光器 |
| 1.3.1 可切换多波长光纤激光器 |
| 1.3.2 可调谐多波长光纤激光器 |
| 1.4 基于PCF滤波器的光纤传感器 |
| 1.4.1 PCF传感器用于结构健康监测 |
| 1.4.2 敏感膜功能化的生物医学光纤传感器 |
| 1.5 本文主要的研究内容 |
| 2 基于多芯光子晶体光纤滤波器的可调谐多波长激光器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多芯光纤的耦合模理论 |
| 2.2.1 双芯耦合模方程的推导 |
| 2.2.2 多芯耦合理论 |
| 2.3 DCPCF滤波器 |
| 2.3.1 DCPCF模式及耦合特性 |
| 2.3.2 基于DCPCF耦合型滤波器 |
| 2.3.3 实验结果及关键技术 |
| 2.4 基于DCPCF-MZI复合滤波器的可调谐双波长激光器 |
| 2.4.1 MZI滤波器的原理 |
| 2.4.2 复合滤波器的传输特性 |
| 2.4.3 基于DCPCF-MZI滤波器的激光器的结构及原理 |
| 2.4.4 激光输出特性分析 |
| 2.5 TCPCF滤波器 |
| 2.5.1 TCPCF模式特性分析 |
| 2.5.2 基于TCPCF的耦合型滤波器 |
| 2.6 基于锥形TCPCF滤波器的可调谐多波长激光器 |
| 2.6.1 锥形TCPCF滤波器的耦合特性 |
| 2.6.2 锥形TCPCF滤波器的制作及传输特性 |
| 2.6.3 基于锥形TCPCF滤波器的激光器结构 |
| 2.6.4 影响激光可调谐特性的参数分析 |
| 2.6.5 多波长可调谐激光输出及稳定性测试 |
| 2.7 小结 |
| 3 基于光子晶体光纤滤波器的可切换多波长激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于PMPCF-SI滤波器的多波长激光器及输出稳定性研究 |
| 3.2.1 PMPCF的双折射特性分析 |
| 3.2.2 基于PMPCF的 Sagnac干涉仪理论 |
| 3.2.3 PMPCF-SI滤波器制作及传输特性分析 |
| 3.2.4 多波长激光器的结构及输出特性分析 |
| 3.2.5 PMPCF对输出激光稳定性的影响 |
| 3.3 基于四叶草PCF模式干涉型滤波器的多波长激光器 |
| 3.3.1 FLCPCF的模式特性分析 |
| 3.3.2 FLCPCF滤波器的原理及制作 |
| 3.3.3 滤波器传输谱特性分析 |
| 3.3.4 激光器结构及输出分析 |
| 3.3.5 激光器可调谐特性分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 基于多芯光子晶体光纤的传感技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于双锥形DCPCF的多参量传感器 |
| 4.2.1 传感器结构及传感机制 |
| 4.2.2 传感器制备及传输谱分析 |
| 4.2.3 矢量曲率传感特性 |
| 4.2.4 拉力传感特性 |
| 4.2.5 温度传感特性 |
| 4.2.6 传感器性能优化 |
| 4.3 基于TCPCF的拉力传感器 |
| 4.3.1 拉力传感机制 |
| 4.3.2 拉力灵敏度的理论计算 |
| 4.3.3 传感器制作及传输谱测量 |
| 4.3.4 拉力传感测试及结果 |
| 4.3.5 传感器性能分析 |
| 4.3.6 灵敏度优化 |
| 4.4 小结 |
| 5 敏感膜功能化的生物医学光纤传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于倏逝波的光纤传感理论 |
| 5.2.1 直线形EW光纤传感机制 |
| 5.2.2 U形光纤的EW传感理论 |
| 5.3 TPPS染料功能化的FLCPCF氨气传感器 |
| 5.3.1 FLCPCF的特性分析 |
| 5.3.2 TPPS染料膜的吸收特性 |
| 5.3.3 FLCPCF传感器的制备 |
| 5.3.4 传感器的实验测试系统与传输特性 |
| 5.3.5 传感性能分析 |
| 5.4 无染料薄膜功能化的U形光纤PH传感器 |
| 5.4.1 U形光纤的特性分析及制作 |
| 5.4.2 EC/Sol-gel敏感膜的原理及制备 |
| 5.4.3 敏感膜的特性分析 |
| 5.4.4 传感器的制备及传输特性 |
| 5.4.5 传感器的性能分析 |
| 5.4.6 传感器应用前景的讨论分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 结束语 |
| 6.1 本论文的研究成果总结 |
| 6.2 下一步拟开展的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）基于全正常色散高双折射光纤产生超连续光谱的数值研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 超连续光谱的应用 |
| 1.2 光纤产生超连续光谱的研究进展 |
| 1.2.1 非保偏光纤产生超连续光谱的研究进展 |
| 1.2.2 保偏光纤产生超连续光谱的研究进展 |
| 1.3 论文的工作和研究内容 |
| 2 脉冲在光纤中传输的理论模型 |
| 2.1 光纤中的色散、非线性、损耗和双折射特性 |
| 2.1.1 光纤中的色散效应 |
| 2.1.2 光纤中的非线性效应 |
| 2.1.3 光纤的损耗特性 |
| 2.1.4 光纤的双折射 |
| 2.1.5 光纤结构设计方法及求解软件 |
| 2.2 脉冲传输方程以及求解方法 |
| 2.2.1 广义非线性脉冲传输方程 |
| 2.2.2 GNLSE的数值求解方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 纤芯填充CS_2液体的保偏光纤 |
| 3.1 CS_2液芯保偏光纤的结构 |
| 3.1.1 Δ、r_1和r_2对色散的影响 |
| 3.1.2 CS_2液芯保偏光纤的双折射、非线性和损耗 |
| 3.2 CS_2液芯保偏光纤超连续光谱的产生 |
| 3.2.1 沿主轴偏振的泵浦脉冲(θ =0°或90°) |
| 4 高掺锗二氧化硅保偏光纤 |
| 4.1 包层中填充对称空气孔的保偏光纤 |
| 4.1.1 保偏光纤的结构分析 |
| 4.1.2 保偏光纤超连续光谱的产生 |
| 4.2 纤芯中填充椭圆空气孔的保偏光纤 |
| 4.2.1 保偏光纤的结构分析 |
| 4.2.2 保偏光纤超连续光谱的产生 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）光子晶体光纤陀螺技术及其首次空间试验（论文提纲范文）
| 1 光子晶体光纤陀螺国内外研究现状 |
| 1.1 实芯光子晶体光纤陀螺 |
| 1.2 空芯光子晶体光纤陀螺 |
| 2 陀螺用光子晶体光纤设计与性能测试 |
| 2.1 实芯光子晶体光纤 |
| 2.2 空芯光子晶体光纤 |
| 2.3 光子晶体光纤测试 |
| 2.3.1 光子晶体光纤散射测试 |
| 2.3.2 光子晶体光纤环境适应性测试 |
| 3 光子晶体光纤器件研制 |
| 3.1 光子晶体光纤耦合器 |
| 3.2 光子晶体光纤敏感环 |
| 4 光子晶体光纤陀螺研制与应用 |
| 4.1 实芯光子晶体光纤陀螺 |
| 4.2 空芯光子晶体光纤陀螺 |
| 5 结论 |
（6）掺镱光纤光学频率梳及其关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超快激光器发展概述 |
| 1.2 超快光纤激光器的发展 |
| 1.2.1 光纤及超快光纤振荡器的发展 |
| 1.2.2 超快光纤放大器的发展 |
| 1.3 光学频率梳基本原理和进展 |
| 1.3.1 光学频率梳基本原理 |
| 1.3.2 光纤光学频率梳的发展 |
| 1.4 光学频率梳的应用 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 超快掺镱光纤激光器的实验研究 |
| 2.1 非线性偏振旋转锁模光纤激光器的实验研究 |
| 2.1.1 非线性偏振旋转锁模原理 |
| 2.1.2 NPE锁模光纤激光器的实验研究 |
| 2.2 SESAM锁模光纤激光器 |
| 2.2.1 SESAM锁模光纤激光器关键器件及工作原理 |
| 2.2.2 SESAM锁模光纤激光器的实验研究 |
| 2.3 全光纤结构SESAM锁模光纤激光器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 超连续光谱产生的实验研究 |
| 3.1 超连续光谱产生原理 |
| 3.2 拉锥单模光纤的超连续光谱产生实验 |
| 3.2.1 拉锥单模光纤的模场 |
| 3.2.2 拉锥单模光纤的非线性 |
| 3.2.3 拉锥单模光纤的制作方法 |
| 3.2.4 拉锥单模光纤中的超连续光谱产生实验 |
| 3.3 光子晶体光纤中的超连续光谱产生实验 |
| 3.4 拉锥光子晶体光纤中的超连续光谱产生实验 |
| 3.5 光子晶体光纤低损耗熔接的实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 掺镱光纤光学频率梳的实验研究 |
| 4.1 全锁定的250 MHz掺镱光纤光学频率梳的实验研究 |
| 4.1.1 250 MHz掺镱光纤光学频率梳实验装置 |
| 4.1.2 250 MHz锁模光纤振荡器参数 |
| 4.1.3 载波包络相移频率锁定到射频参考源的实验研究 |
| 4.1.4 重复频率锁定到射频参考源的实验研究 |
| 4.1.5 光学频率梳锁定至光频参考源的实验研究 |
| 4.2 全光纤结构超连续光谱产生实验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 应用于时频传递的工程化光纤光梳 |
| 5.1 基于光学频率梳的空间双向时频传递原理 |
| 5.2 低功率工程化掺镱光纤光学频率梳 |
| 5.2.1 改进的NPE锁模光纤振荡器 |
| 5.2.2 低功率工程化光纤光学频率梳的实验研究 |
| 5.3 高功率工程化光纤光学频率梳 |
| 5.3.1 高功率光纤光梳面临的问题及解决方案 |
| 5.3.2 高功率光纤光梳设计方案及实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 本论文研究内容及取得的进展 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）太赫兹微结构光纤及其可调谐传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 微结构光纤简介 |
| 1.1.1 光子晶体 |
| 1.1.2 微结构光纤的分类 |
| 1.1.3 微结构光纤的特性 |
| 1.1.4 微结构光纤的应用 |
| 1.2 太赫兹微结构光纤 |
| 1.2.1 太赫兹波技术简介 |
| 1.2.2 太赫兹微结构光纤的研究现状 |
| 1.3 选题的意义 |
| 1.4 本文的主要内容及结构安排 |
| 2 微结构光纤数值计算理论和液晶的基础理论 |
| 2.1 数值计算方法及软件 |
| 2.1.1 有限元法 |
| 2.1.2 COMSOL数值模拟软件简介 |
| 2.2 液晶的光学特性 |
| 2.2.1 液晶及种类 |
| 2.2.2 液晶的各向异性 |
| 2.2.3 温度对液晶折射率的影响 |
| 2.2.4 液晶的电光特性 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 高双折射、低损耗及平坦色散太赫兹微结构光纤 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤结构设计 |
| 3.3 结构参数优化及传输特性分析 |
| 3.3.1 光纤传输特性的理论计算 |
| 3.3.2 纤芯结构设计及模场特性 |
| 3.3.3 结构参数的优化 |
| 3.3.4 色散特性 |
| 3.4 制备可行性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 液晶填充太赫兹微结构光纤的电可调传输特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤结构设计 |
| 4.3 结构参数优化及性能计算 |
| 4.3.1 带隙随结构参数的影响 |
| 4.3.2 电场作用下带隙的变化 |
| 4.3.3 导模特性分析 |
| 4.3.4 限制损耗的电可调特性 |
| 4.3.5 色散特性 |
| 4.4 THz LC-MOF的实验制备和表征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 太赫兹椭圆孔液晶微结构光纤及其电可调传输特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光纤结构设计 |
| 5.3 结构优化及电可调特性分析 |
| 5.3.1 结构优化 |
| 5.3.2 电可调特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文工作总结 |
| 6.2 对未来工作的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 发表论文、科研项目与获奖情况说明 |
（8）应力型保偏光纤及其偏振分束研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 保偏光纤研究现状 |
| 1.2.2 双芯光纤研究现状 |
| 1.2.3 偏振分束器研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 保偏光纤的基本理论及其研究方法 |
| 2.1 光纤传输基本理论 |
| 2.1.1 射线理论 |
| 2.1.2 波动理论 |
| 2.2 光弹性理论 |
| 2.2.1 应力与折射率关系 |
| 2.2.2 应变与折射率关系 |
| 2.3 光纤数值分析方法 |
| 2.3.1 光纤数值分析方法 |
| 2.3.2 有限元分析法 |
| 2.4 应力型保偏光纤特性 |
| 2.4.1 光纤热应力的有限元法 |
| 2.4.2 光纤的模式特性 |
| 2.4.3 光纤的色散特性 |
| 2.4.4 光纤模式的双折射特性 |
| 2.5 有限元软件COMSOL Multiphysics软件简介 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 应力型保偏光纤的光学特性分析 |
| 3.1 熊猫型保偏光纤 |
| 3.1.1 熊猫型保偏光纤结构设计 |
| 3.1.2 熊猫型保偏光纤模式特性分析 |
| 3.1.3 熊猫型保偏光纤模式双折射特性分析 |
| 3.1.4 熊猫型保偏光纤应力区对双折射影响 |
| 3.2 领结型保偏光纤 |
| 3.2.1 领结型保偏光纤结构设计 |
| 3.2.2 领结型保偏光纤模式特性分析 |
| 3.2.3 领结型保偏光纤模式双折射特性分析 |
| 3.2.4 领结型保偏光纤应力区对双折射影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于应力型双芯光纤的可调谐偏振分束器 |
| 4.1 应力型双芯光纤偏振分束器 |
| 4.1.1 偏振分束器的耦合原理 |
| 4.1.2 偏振分束器的性能指标 |
| 4.2 应力型双芯光纤偏振分束器的设计思路 |
| 4.2.1 应力型双芯光纤偏振分束器结构设计 |
| 4.2.2 应力型双芯光纤偏振分束器模场分析 |
| 4.2.3 偏振分束器的长度计算方法 |
| 4.3 应力型双芯光纤偏振分束器的优化设计 |
| 4.3.1 应力型双芯光纤偏振分束器特性分析 |
| 4.3.2 基于应力型双芯光纤可调谐偏振分束器 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）太赫兹微结构保偏光纤及其偏振分束特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太赫兹技术背景 |
| 1.1.1 太赫兹波 |
| 1.1.2 太赫兹波导 |
| 1.2 太赫兹微结构保偏光纤及其偏振分束的研究进展 |
| 1.2.1 太赫兹单偏振保偏光纤 |
| 1.2.2太赫兹偏振分束光纤 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 太赫兹微结构光纤理论基础 |
| 2.1 微结构光纤导光机理 |
| 2.2 微结构光纤的传输特性 |
| 2.2.1 双折射 |
| 2.2.2 能量分数 |
| 2.2.3 损耗 |
| 2.3 微结构光纤的数值计算方法 |
| 2.3.1 常用的数值计算方法 |
| 2.3.2 有限元法 |
| 2.3.3 完美匹配层边界条件 |
| 2.4 有限元软件COMSOL Multiphysics |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 单偏振太赫兹光子晶体光纤 |
| 3.1 单偏振太赫兹光子晶体光纤的设计 |
| 3.2 单偏振太赫兹光子晶体光纤的特性分析 |
| 3.2.2 无掺杂光子晶体光纤的特性 |
| 3.2.3 掺杂光子晶体光纤的特性 |
| 3.3 单偏振太赫兹光子晶体光纤的结构优化 |
| 3.3.1 增益因子对单偏振光纤特性的影响 |
| 3.3.2 掺杂区域直径对单偏振光纤特性的影响 |
| 3.3.3 纤芯两侧空气孔的直径对单偏振光纤特性的影响 |
| 3.4 单偏振太赫兹光子晶体光纤特性的综合分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 可调谐双芯太赫兹偏振分束光纤 |
| 4.1 偏振分束光纤基本原理 |
| 4.1.1 模式耦合理论 |
| 4.1.2 耦合长度 |
| 4.2 悬挂双芯微结构光纤的设计 |
| 4.2.1 单芯微结构光纤 |
| 4.2.2 双芯微结构光纤 |
| 4.3 太赫兹偏振分束光纤特性分析 |
| 4.3.1 分束长度 |
| 4.3.2 传输损耗 |
| 4.3.3 消光比 |
| 4.4 太赫兹偏振分束光纤的可调谐性 |
| 4.5 可调谐太赫兹偏振分束光纤特性的综合分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）新型空芯反谐振光子晶体光纤的设计与特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 光子晶体光纤的分类 |
| 1.3 发展趋势及研究现状 |
| 1.3.1 空芯光子晶体光纤的发展趋势 |
| 1.3.2 低损耗负曲率空芯反谐振光纤的研究现状 |
| 1.3.3 保偏空芯光纤的研究现状 |
| 1.4 论文的研究内容和结构安排 |
| 第2章 空芯反谐振光纤的导光机理与特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空芯反谐振光纤的导光机理 |
| 2.2.1 反谐振反射光波导模型 |
| 2.2.2 模式耦合模型 |
| 2.3 空芯反谐振光纤的特性研究 |
| 2.3.1 壁厚和管间隙对光纤传输特性的影响 |
| 2.3.2 管个数和纤芯直径大小对光纤传输特性的影响 |
| 2.3.3 嵌套管层数对传输特性的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 低损耗单模空芯反谐振光纤的特性与研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结构设计与参数设置 |
| 3.3 具有6管HC-AR光纤的损耗特性分析 |
| 3.4 具有5管HC-AR光纤的数值模拟 |
| 3.4.1 具有5管HC-AR光纤的损耗特性分析 |
| 3.4.2 具有5管HC-AR光纤的高阶模式消光比 |
| 3.4.3 管个数对HC-AR光纤的传输损耗影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 单环椭圆谐振管HC-AR光纤的特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单环椭圆谐振管HC-AR光纤的传输特性 |
| 4.2.1 HC-AR光纤的结构设计 |
| 4.2.2 优化HC-AR光纤的限制损耗 |
| 4.2.3 椭圆率对HC-AR光纤性能影响分析 |
| 4.3 损耗特性及高阶模式消光比的分析 |
| 4.4 弯曲损耗对传输特性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高双折射和偏振保持空芯光纤的设计与研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 保偏空芯光纤的结构参数对传输特性的影响 |
| 5.2.1 保偏空芯光纤的结构参数设置 |
| 5.2.2 嵌套管壁厚对传输特性的影响 |
| 5.2.3 两种偏振基模的传输特性分析 |
| 5.3 制造公差及与其他设计性能对比 |
| 5.4 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 |
四、Low Loss Polarization Maintaining Photonic Crystal Fiber（论文参考文献）
- [1]基于超快光学技术的实时测量系统研究[D]. 白卓娅. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]新型空芯反谐振THz波导研究[D]. 杨帅. 北京交通大学, 2021
- [3]基于光子晶体光纤的新型光纤激光器和传感器的研究[D]. 唐子娟. 北京交通大学, 2021
- [4]基于全正常色散高双折射光纤产生超连续光谱的数值研究[D]. 李洪伟. 北京交通大学, 2021(02)
- [5]光子晶体光纤陀螺技术及其首次空间试验[J]. 徐小斌,王晓阳,高福宇,朱云浩,张祖琛,刘嘉琪,金靖,宋凝芳. 中国惯性技术学报, 2021(01)
- [6]掺镱光纤光学频率梳及其关键技术研究[D]. 汪会波. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [7]太赫兹微结构光纤及其可调谐传输特性研究[D]. 穆长龙. 西安科技大学, 2020(01)
- [8]应力型保偏光纤及其偏振分束研究[D]. 白若兰. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [9]太赫兹微结构保偏光纤及其偏振分束特性研究[D]. 王宝库. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [10]新型空芯反谐振光子晶体光纤的设计与特性研究[D]. 熊强. 燕山大学, 2020(01)