單偏振單模光子晶體光纖特性的研究.pdf

1、單偏振單模光子晶體光纖特性的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：李丹指導(dǎo)教師：劉敏教授專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)通信工程學(xué)院二O一三年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要光子晶體光纖自1996年問(wèn)世以來(lái)，由于其傳統(tǒng)光纖難以企及的獨(dú)特特性，受到國(guó)內(nèi)外科研人員的廣泛關(guān)注，在光通信、光傳感以及光電子等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。雙芯光子晶體光纖在傳輸?shù)倪^(guò)程中由于模式耦合，兩纖芯間會(huì)發(fā)生光功率的交換，因而，雙芯光子晶體光

2、纖是常用的光學(xué)器件。光子晶體光纖分為全內(nèi)反射型和光子帯隙型，本文對(duì)全內(nèi)反射型雙芯光子晶體光纖的雙折射特性、耦合特性、色散特性、單偏振特性以及限制損耗特性進(jìn)行了研究，并在新型雙芯光子晶體光纖的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了偏振分束器和波分復(fù)用解復(fù)用器。本文提出一種具有橢圓內(nèi)包層的高雙折射雙芯光子晶體光纖，利用全矢量有限元法建立起光纖模型，分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)該光纖的有效折射率、雙折射特性、耦合特性以及波導(dǎo)色散特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該光纖的雙折射度隨著橢圓度

3、的增大和孔間距的減小而增大，可以達(dá)到102量級(jí)，比普通光纖高出一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)分析兩纖芯間的中心小孔直徑發(fā)現(xiàn)，當(dāng)減小中心小孔直徑，可以有效減小該光纖的耦合長(zhǎng)度，使得耦合效應(yīng)更強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)該光纖可以在1.0~1.60μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有超平坦的波導(dǎo)色散特性。本文選用合適的參數(shù)，設(shè)計(jì)出光纖長(zhǎng)度為2741.93μm、消光比達(dá)27dB的偏振分束器，以及光纖長(zhǎng)度為5483.86μm與偏振方向無(wú)關(guān)的光纖耦合器。在高雙折射光子晶體光纖研究的基礎(chǔ)上，

4、本文提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且大范圍單偏振傳輸?shù)碾p芯單偏振單模光纖。首先分析了該光纖單偏振單模的傳輸原理，然后利用全矢量有限元法建立光纖模型，分析該光纖的有效折射率特性和模式雙折射特性。該光纖采用四角晶格結(jié)構(gòu)，將纖芯極化與包層極化結(jié)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的單偏振傳輸，并且同時(shí)包含1.30μm和1.55μm兩個(gè)常用的光通信窗口。將光纖的最外層空氣孔增大，可以有效減小光子晶體光纖的限制損耗，在波長(zhǎng)為1.30μm和1.55μm時(shí)，傳導(dǎo)模方向上限制損耗