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含缺陷态光子晶体光纤特性的研究

作　者: 赵岩
导　师: 施伟华
学　校: 南京邮电大学
专　业: 光学
关键词: 光子晶体光纤平面波法矢量有限元法带隙缺陷模式耦合色散损耗
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 52次
引　用: 1次
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内容摘要

光子晶体光纤1992年首次被提出，由于相对于传统光纤的独特的结构和特殊的性质，被作为未来替代常规光纤的下一代新型光纤。其中根据带隙原理导光的光子带隙型光子晶体光纤（PBG-PCF)属于严格意义上的光子晶体光纤。不过由于制造工艺的限制，无法达到PBG-PCF对包层周期性的严格要求，产生的包层缺陷严重影响了PBG-PCF性能，尤其是其泄漏损耗，还未达到常规光纤水平。本文从包层保持严格周期性的PBG-PCF出发，排除表面模的影响，选用截切法实现的纤芯半径为R = 1.0 *Λ的PBG-PCF作为研究对象。在此PBG-PCF结构基础上，分别研究了含有空气孔缺失缺陷、空气孔形变缺陷、空气孔位错缺陷对PBG-PCF各种性能的影响。结果表明：空气孔缺失缺陷会在纤芯模附近产生三条缺陷模，分别和纤芯模有三个交点。点缺陷出现4层以内会在交点处发生“避免相交效应”，纤芯模色散曲线被隔断。4层以外纤芯模色散曲线是连续的，但是损耗、双折射曲线会在交点波长处有峰值。空气孔形变缺陷的形变程度决定了是否在纤芯模附近产生缺陷模和产生缺陷模的数量。形变程度保持在一定范围以内（例如收缩Δd / d = 0.1以内）不会在纤芯模附近产生新的缺陷模。空气孔位错缺陷不会在纤芯模附近产生缺陷模，不破坏光子色散曲线的连续性，但是会引起很高的双折射效应。距离纤芯第二排空气孔位错20%可以产生高达10?4的双折射，对于设计高双折射PCF，它是一种有潜在利用价值的缺陷形式。本文在最后还初步探讨了多种缺陷组合存在的情况，全矢量有限元法（FEM）可以有效的求解带隙内的所有模式，对几种点缺陷简单组合进行了规律总结。本文关于缺陷态对PBG-PCF特性影响的研究内容，对PBG-PCF的生产设计、工艺控制，进一步提升性能有实际意义。

含缺陷态光子晶体光纤特性的研究

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