低損耗寬帶太赫茲波光子晶體光纖的研究.pdf

1、太赫茲波是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，其在電磁波譜中處于特殊的位置，被人們稱為“生命光線”。太赫茲波有著廣闊的應(yīng)用前景，目前已應(yīng)用于成像、醫(yī)學(xué)、監(jiān)測(cè)、通信等方面。光子晶體光纖（PCF）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，傳輸性能優(yōu)良，是傳輸太赫茲波的首選媒質(zhì)。研究表明環(huán)烯烴共聚物在太赫茲波處傳輸損耗極低，相對(duì)于石英也更容易拉制。因此本文以環(huán)烯烴共聚物（COC）作為基底物質(zhì)，設(shè)計(jì)了兩種新型的太赫茲波光子晶體光纖（THz-PCF），深入研究其太赫茲波段的傳輸特性，研究結(jié)果可

2、以為光纖制作提供理論參考。主要內(nèi)容歸納如下：
　　1.為了能夠在太赫茲波段實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離寬頻帶傳輸，設(shè)計(jì)了一種具有低吸收損耗的環(huán)烯烴共聚物(COC)作為基底材料雙包層太赫茲光子晶體光纖。利用全矢量有限元法并結(jié)合模式選擇理論，數(shù)值模擬了該光纖的單模傳輸范圍、限制損耗、色散以及有效模場(chǎng)面積等特性。結(jié)果表明：該光纖在太赫茲波內(nèi)具備優(yōu)良的傳輸特性，經(jīng)過(guò)合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化能夠使得在1～10THz內(nèi)基模限制損耗遠(yuǎn)小于0.1dB/m，二階模限

3、制損耗大于1dB/m。因此可獲得1THz至10THz的寬頻帶單模傳輸，而且在1.5THz～10THz內(nèi)群速度色散值可以控制在±0.1ps/(THz·cm)。
　　2.設(shè)計(jì)了一種新型單偏振單模（SPSM）光子晶體光纖，通過(guò)纖芯加入非對(duì)稱菱形空氣孔實(shí)現(xiàn)高雙折射。結(jié)果表明：隨著太赫茲頻率的增加，基模的一個(gè)偏振態(tài)將不滿足纖芯傳輸條件繼而轉(zhuǎn)變?yōu)樾孤┠?，無(wú)法在纖芯中傳輸，實(shí)現(xiàn)了太赫茲波的單偏振單模傳輸。該光子晶體光纖既實(shí)現(xiàn)了寬頻帶SPSM傳輸