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对各向异性包层光纤和光栅的研究

作　者: 李鸿伯
导　师: 侯尚林
学　校: 兰州理工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 单轴晶体材料耦合模理论功率限制因子光纤弹光效应纤维与波导光学光纤Bragg光栅反射率
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

应用数值解法,对包层为单轴晶体材料且其光轴平行于光纤轴的光纤功率限制因子进行了理论模拟,引入了各向异性材料主轴折射率比参数k_cl,推出了理想正规模的特征方程,研究了施加应变场对光纤功率限制因子的影响。应用耦合模理论推出该类光纤Bragg光栅反射率的表达式,并从模式特性出发解释了k_cl对该类光纤Bragg光栅反射率的影响。计算结果表明:施加应变场对该类光纤中芯层和包层间的功率分布显著,在施加应变场逐渐增大时,光能量逐渐集中到芯层中。对于HE₁₁模,各向同性材料包层的光纤中的能量比单轴晶体材料包层光纤中的能量更容易集中在纤芯中传输,而且集中程度与k_cl取值有关;各向异性材料包层比各向同性材料包层的光纤Bragg光栅的反射率要高;此类光纤Bragg光栅的反射率主要是由光纤纤芯和包层中能量分布决定的。本文的研究成果为设计新型压力传感器和光纤Bragg光栅在传感、测量等领域获得新的应用提供了理论依据。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第1章绪论  9-22
  1.1 引言  9-10
  1.2 光纤概论  10-15
    1.2.1 光纤简介  10
    1.2.2 光纤的结构与种类  10-12
    1.2.3 光纤的优点及应用  12-15
  1.3 光纤光栅概论  15-20
    1.3.1 光纤光栅的基本性质  15-16
    1.3.2 光纤光栅的形成机理  16
    1.3.3 光纤光栅的分类  16-17
    1.3.4 光纤光栅的制作方法  17-19
    1.3.5 光纤光栅的优点及应用  19-20
  1.4 论文的主要工作  20-21
  1.5 本章小结  21-22
第2章理论分析  22-37
  2.1 引言  22
  2.2 数学模型  22-23
  2.3 利用麦克斯韦方程分析理想正规模  23-29
    2.3.1 理想正规模纵向场分量的推导  23-26
    2.3.2 纵向场法求解理想正规模场表达式  26-28
    2.3.3 理想规则波导正规模的特征方程  28-29
  2.4 利用耦合模理论讨论光栅的耦合  29-34
    2.4.1 电磁场横向分量的麦克斯韦方程  29-30
    2.4.2 理想的规则波导模式及特性  30-31
    2.4.3 耦合模振幅方程  31
    2.4.4 耦合模振幅方程中的振幅系数  31-33
    2.4.5 耦合系数的计算  33-34
  2.5 光纤功率限制因子  34-36
  2.6 本章小结  36-37
第3章弹光效应对包层为单轴晶体材料的光纤功率限制因子的影响  37-42
  3.1 引言  37
  3.2 弹光效应  37-39
  3.3 数值分析  39-41
    3.3.1 折射率比N_(cl)和相对折射率差Δ_(cl)随应变场S_3的变化  39-40
    3.3.2 光纤功率限制因子限制因子η随施加应变场S_3的变化  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章对包层为各向异性材料的光纤BRAGG光栅反射谱的物理解释  42-48
  4.1 引言  42
  4.2 布喇格光纤光栅基模反射率  42-43
  4.3 计算结果及分析  43-46
    4.3.1 k_(cl)对反射率γ的影响  43-45
    4.3.2 k_(cl)对光纤波导效率的影响  45-46
  4.4 本章小结  46-48
结论  48-50
参考文献  50-53
致谢  53-54
附录攻读学位期间所发表的学术论文  54

对各向异性包层光纤和光栅的研究

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