光子晶體光纖傳輸特性的數(shù)值模擬分析.pdf

1、光子晶體光纖(PCF)是一種將光子晶體結(jié)構(gòu)引入光纖中而形成的新型光纖。由于它具有很多奇異的特性，如無(wú)截止波長(zhǎng)的單模特性、極低的理論損耗、可調(diào)的色散、良好的非線性及高雙折射特性等，故近年來(lái)PCF引起了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注，在近幾年里迅速發(fā)展成為光纖通信、光纖傳感和光電器件領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文利用兩種數(shù)值模擬方法分析了幾種PCF的傳輸特性，計(jì)算了不同結(jié)構(gòu)PCF的截止、偏振、色散等特性。論文主要內(nèi)容包括： (1)應(yīng)用平面波法，結(jié)合無(wú)限

2、邊界周期問(wèn)題的布洛赫邊界條件、倒格子空間和第一布里淵區(qū)理論，分析了二維正方晶格和二維三角晶格光子晶體光波白面內(nèi)和面外入射時(shí)的光子帶隙和光場(chǎng)分布特性。 (2)建立了頻域有限差分法PCF模擬分析程序，對(duì)兩類典型的商用PCF——LMA-20型大模場(chǎng)PCF和帶隙型PCF的相關(guān)傳輸特性，包括模場(chǎng)分布、截止特性、模場(chǎng)半徑、數(shù)值孔徑和模場(chǎng)有效面積等進(jìn)行了模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與測(cè)試結(jié)果吻合很好。 (3)提出一種新的高雙折射PCF結(jié)構(gòu)。通過(guò)

3、在類矩形PCF纖芯中引入一對(duì)大空氣孔，去掉大空氣孔附近的四個(gè)小孔，并調(diào)整包層的橫、縱向空氣孔間距，形成一種具有不同頂角的三角結(jié)構(gòu)PCF。采用頻域有限差分法分析了該高雙折射PCF的模場(chǎng)特性、偏振特性、色散特性、截止特性及限制損耗。分析表明，合理設(shè)置光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)可使該P(yáng)CF‘的模式雙折射比普通光纖至少高出一個(gè)數(shù)量級(jí)；并且可以在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)保持單模傳輸，同時(shí)具有極低的限制損耗。 (4)應(yīng)用MATLAB語(yǔ)言，初步設(shè)計(jì)了用于分析PCF