【摘 要】
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空芯反谐振光纤(HC-ARF)是近年来被提出的一种空芯微结构光纤，其利用反谐振原理进行光信号传输。该种光纤具备低损耗、超宽传输带宽、高双折射等特性，可广泛应用于光纤通信、光纤传感、高功率超快激光传输等领域。本论文主要对HC-ARF进行结构设计与光学特性分析研究，对普通传统反谐振光纤进行结构创新，结合有限元基本思想对光纤进行仿真计算和优化，以获得更加优良的光纤性能，有利于此类光纤的实际制备及应用实践。主要研究内容包括：
(1)论文从空芯反谐振光纤的研究背景、导光机理出发，简要介绍了此类光纤的实践应
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空芯反谐振光纤(HC-ARF)是近年来被提出的一种空芯微结构光纤，其利用反谐振原理进行光信号传输。该种光纤具备低损耗、超宽传输带宽、高双折射等特性，可广泛应用于光纤通信、光纤传感、高功率超快激光传输等领域。本论文主要对HC-ARF进行结构设计与光学特性分析研究，对普通传统反谐振光纤进行结构创新，结合有限元基本思想对光纤进行仿真计算和优化，以获得更加优良的光纤性能，有利于此类光纤的实际制备及应用实践。主要研究内容包括：
(1)论文从空芯反谐振光纤的研究背景、导光机理出发，简要介绍了此类光纤的实践应用以及国内外研究进展。讨论了实现微结构光纤模拟仿真的常用数值计算方法，采用有限元分析法和相关有限元工具软件进行光纤建模、结构设计和理论分析。
(2)设计了一种包含高低折射率层的低损耗空芯反谐振光纤。提出在普通HC-ARF包层毛细管结构中引入微米级高、低折射率层，采用有限元分析方法仿真实现该光纤在800nm至2200nm大带宽范围的低损耗传输，其在1060nm处限制损耗可低至4.8dB/km，为对应波段的高功率激光传输提供了有效媒介。进一步研究分析了所设计光纤的色散及单模工作特性。
(3)设计了一种具备高双折射系数的空芯反谐振光纤，提出在光纤包层毛细管引入不同折射率和不同厚度的结构。分析发现由4个毛细管组成的光纤结构可以实现较高双折射特性，进一步加入“嵌套”毛细管后，光纤损耗可以降低2个数量级。通过设计优化后的HC-ARF，其模式双折射系数在波长1550nm处为3.13×10-4，限制损耗约为0.56dB/m，在保偏光纤的传感应用中具备明显价值。
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