包層為單軸晶體材料的光纖非線性及應(yīng)用.pdf

1、在超高速超大容量光纖通信系統(tǒng)中，隨著對(duì)色散和衰減的逐步解決，光纖的非線性成為影響信號(hào)傳輸質(zhì)量的重要因素。光纖的非線性由光纖的光學(xué)參數(shù)和幾何參數(shù)共同決定，因此可通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)光纖以調(diào)整其非線性，使其更高效地服務(wù)于新一代光纖通信系統(tǒng)或光器件設(shè)計(jì)。
　　本文利用光波導(dǎo)理論，運(yùn)用全矢量法模擬分析了單軸晶體包層光纖基模的有效模場(chǎng)面積和非線性系數(shù)，并進(jìn)行數(shù)值求解，獲得了如下結(jié)論：
　　1.單軸晶體包層主折射率比kcl對(duì)光纖的模場(chǎng)分布有影響

2、，光纖的有效模場(chǎng)面積隨著kcl的減小而增大，在λ>1.3μm時(shí)，負(fù)單軸晶體（kcl<1）包層光纖具有比傳統(tǒng)光纖更大的模場(chǎng)面積和更低的光功率密度。
　　2.在波長(zhǎng)λ>1.3μm的范圍，單軸晶體包層光纖的主折射率比越小，其非線性系數(shù)就越小，表明采用負(fù)單軸晶體材料作為包層將能更充分地抑制該種光纖在通信過(guò)程中產(chǎn)生的非線性效應(yīng)；而采用正單軸晶體材料作為包層將使得該種光纖表現(xiàn)出更強(qiáng)烈的非線性效應(yīng),該結(jié)論為非線性光纖通信器件和非線性光纖傳感器的

3、設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　3.一定入射波長(zhǎng)下，如λ=1.55μm，在改變主折射率比的同時(shí)分別改變光纖半徑、纖芯折射率、包層-纖芯折射率差，發(fā)現(xiàn)該種光纖的非線性系數(shù)有著不同的變化特性，表明同時(shí)改變光纖參數(shù)以及主折射率比可優(yōu)化設(shè)計(jì)該種光纖的非線性系數(shù)。
　　4.分別采用負(fù)單軸電光晶體鈮酸鋰（LiNbO3）和彈光晶體磷酸二氫鉀（KDP）作為光纖的包層時(shí)，利用LiNbO3晶體的電光效應(yīng)或KDP晶體的彈光效應(yīng)，通過(guò)施加外電場(chǎng)或應(yīng)變場(chǎng)可實(shí)