色散可控光子晶体光纤的结构设计与制备研究

论文摘要

具有良好色散平坦特性的光子晶体光纤在密集波分复用(DWDM)光通信系统及光孤子传输系统中有着很好的应用前景;具有高非线性的色散平坦光子晶体光纤在超连续谱的产生、波长转换等方面也具有重要的应用。另外具有大负色散光子晶体光纤可以实现比传统色散补偿光纤(DCF)大得多的色散,而且不用掺杂,在色散补偿领域具有许多潜在的优点和应用。因此,对色散可控光子晶体光纤的理论及应用方面的研究具有重要的研究价值和意义。本文对色散可控光子晶体光纤的色散特性、制备工艺、性能测试和应用展望进行了系统的研究。主要内容包括:(1)在广泛研读国内外参考文献的基础上,对光子晶体光纤的研究背景、特性、制备工艺及应用方面进行了综述,重点总结了色散可控光子晶体光纤的理论研究、制备及性能测试和实际应用。(2)介绍了本论文采用的光子晶体光纤的理论模拟方法——频域有效差分法(FDFD),基于MATLAB软件实现运用频域有限差分法对色散可控PCF的模场分布、色散曲线、非线性系数等特性进行模拟。(3)对色散可控光子晶体光纤结构的色散曲线、非线性系数、损耗等特性进行了系统的理论模拟,并分析得出了光子晶体光纤的结构参数包括孔直径、孔间距等对色散系数的影响。基于模拟结果设计了若干种色散平坦和色散补偿PCF结构,并选取较易实现的一、两种结构进行制备。(4)测试所制备负色散高非线性PCF的光学传输特性并对结果进行分析,通过对理论模拟和实际测试结果的对比,对光纤结构设计的优化及光纤制备工艺方面的改进进行了探讨。对制备出来的负色散高非线性PCF的应用进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 光子晶体光纤概述
• 1.3 色散可控光子晶体光纤研究概况
• 1.4 本论文的内容和结构安排
• 2 色散可控光子晶体光纤的理论模拟基础与实现
• 2.1 理论模拟方法的比较和选择
• 2.2 频域有限差分法（FDFD）的基本原理与实现
• 2.3 本章小结
• 3 色散可控光子晶体光纤的理论模拟与结构设计
• 3.1 引言
• 3.2 光子晶体光纤色散特性的模拟与分析
• 3.3 色散可控光子晶体光纤结构的设计及优化
• 3.4 本章小结
• 4 色散可控光子晶体光纤的制备与测试结果分析
• 4.1 本论文采用的制备工艺
• 4.2 色散可控光子晶体光纤的制备
• 4.3 所制备光子晶体光纤的特性测试结果与分析
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录