单偏振单模光子晶体光纤的研究

论文摘要

保偏光纤在光纤通信、光纤陀螺、光纤水听器和光纤传感等领域有着广泛的应用。保偏光子晶体光纤作为一种新型保偏光纤，和传统的石英保偏光纤相比，可以更容易做到更短的拍长、更高的双折射，同时保偏光子晶体光纤有着特有的结构和更好的温度稳定性。特别是单偏振单模光子晶体光纤，由于只能传输一个偏振模、无偏振模色散，得到更广泛的关注，已成为光子晶体光纤的研究热点。本文在第一章介绍了保偏光子晶体光纤的发展现状以及保偏光子晶体光纤相对于传统保偏光纤的一些优点。然后在第二章，介绍了光子晶体光纤的理论研究方法，着重介绍了全矢量有限元分析计算方法。在第三章，通过全矢量有限元分析方法详细地分析了保偏光子晶体光纤结构参数对光子晶体光纤的光学特性影响，包括对单偏振单模光子晶体光纤的模场直径、基空间填充模的有效折射率、归一化频率、模场分布、单偏振单模区域等一系列光学特性参数进行了分析。设计了两种单偏振区域分别在1.31μm和1.55μm附近的单偏振单模H-K9L玻璃光子晶体光纤，并对这两种单偏振单模光子光纤的光学特性进行了分析。数值模拟结果表明，这两种单偏振单模光子晶体光纤有着很宽的单偏振单模区域。在第四章，分析了保偏光子晶体光纤激光器的热效应以及热效应对保偏光子晶体光纤激光器保偏特性的影响，分析认为，应力保偏光子晶体光纤激光器双折射值随着热负载的增加而降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 传统保偏光纤
• 1.2 光子晶体光纤的发展及基本概念
• 1.3 保偏光子晶体光纤的介绍
• 1.3.1 保偏光子晶体光纤的优势及原理
• 1.3.2 保偏光子晶体光纤的研究现状
• 1.4 多组份玻璃光子晶体光纤的研究进展
• 1.5 本文的研究意义及主要工作
• 1.6 本章小节
• 第2章 保偏光子晶体光纤的理论分析
• 2.1 光子晶体光纤理论研究的进展
• 2.2 有限元方法
• 2.3 Maxwell方程
• 2.4 有限元方法分析的步骤
• 2.4.1 模型建立
• 2.4.2 区域离散
• 2.4.3 单元插值
• 2.4.4 解后处理
• 2.5 完美匹配层
• 2.6 本章小节
• 第3章 多组分氧化物玻璃单偏振单模光纤的设计
• 3.1 光子晶体光纤中的模式截止
• 3.2 多组分氧化物玻璃单偏振单模光子晶体光纤的设计
• 3.2.1 光子晶体光纤的结构
• 3.3 多组份玻璃折射率变化对单偏振特性的影响
• 3.4 结构参数对单偏振单模特性
• 3.4.1 d1对单偏振单模特性的影响
• 3.4.2 d2对单偏振单模特性的影响
• 3.4.3 孔间距对单偏振单模特性的影响
• 3.5 设计新型的HK9L玻璃单偏振单模光子晶体光纤
• 3.6 双折射特性
• 3.7 约束损耗
• 3.8 纤芯有效半径及面积
• 3.9 本章小节
• 第4章 保偏光子晶体光纤激光器的热效应研究
• 4.1 结构保偏光子晶体光纤激光器的热效应分析
• 4.1.1 保偏光子晶体光纤激光器热分析
• 4.1.2 热效应对结构PM-PCFL的保偏特性影响
• 4.2 热效应对应力PM-PCFL的保偏特性影响
• 4.3 大模场单偏振单模光子晶体光纤的设计
• 4.4 本章小节
• 第5章 结束语
• 5.1 本文的主要研究成果
• 5.2 下一步拟开展的工作
• 参考文献
• 研究生期间发表的论文
• 致谢