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光子晶体光纤色散及色散补偿的研究

作　者: 刘沛
导　师: 刘敏
学　校: 重庆大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光子晶体光纤 色散 色散补偿 有限元法
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


光子晶体光纤（PCF）是一种在光纤轴向方向具有周期性微结构气孔阵列的光纤。由于其结构设计灵活所以具有传统光纤无法比拟的奇异色散特性。PCF可以实现大折射率调制和高度灵活的折射率分布,可以满足色散补偿光纤对大折射率调制的要求。基于PCF技术的色散补偿光纤具有十分优异的色散特性,已成为目前研究的热点。本文提出一种具有多波段色散补偿的PCF,这种光子晶体光纤的包层由5层空气孔组成,其中第1、3层空气孔直径为d1 ,第2层空气孔直径为d2,第4、5层空气孔直径为d3,且d3> d1 > d2,孔间距为Λ。这种结构的主要设计思想是:通过合理设计相对孔径和孔间距等结构参数,实现对光子晶体光纤的有效折射率和负色散特性有效的控制,达到色散补偿目的。同时通过对各层相对孔径和孔间距大小的优化,得到一种在S（1.45μm-1.52μm）、C（1.53μm-1.56μm）、L（1.57μm-1.62μm）波段同时具有色散补偿能力的色散补偿光纤（DCF）。在研究过程中,我们运用有限元数值分析方法并结合Comsol Multiphysics软件,详细分析了这种DCF的负色散特性与结构参数的关系。数值结果表明:这种DCF在1.3μm1.7μm波段范围内具有为·460 ps/（km·nm）·150 ps/（km·nm）负色散值,可以对S、C、L波段同时进行色散补偿。这种具有多波段色散补偿能力的光子晶体光纤,在1.55μm波长处同时具有较大有效模面积和较小的非线性系数,能很好地应用于系统色散补偿,光数据传输,光参量放大,孤子脉冲传输以及超连续谱的产生等方面。

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 波导光学与集成光学 > 光纤元件
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