非对称光子晶体光纤光学特性的研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:slie726
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本文提出的是一种较为新型的非对称结构的光子晶体光纤(PCF),并对这种PCF的光学特性利用有限元法进行了相关的计算以及分析。现如今用于分析PCF的理论分析方法也已经日趋完善,方法也有很多种、比如说时域有限差分、平面波展开法、有效折射率、多极法以及有限元法等等。本文在介绍几种分析PCF的理论方法的同时,还分析了这几种方法的优缺点以及使用范围。在本文中主要偏重于介绍有限元法。PCF发展到今天,在许多方面都有较突出的特性,在获得较高的双折射以及优异的色散性能方面,研究者们比较关注于通过改变PCF包层的空气孔排列结构以及空气孔 d的大小来获得预期的光学特性。在掺杂方面的研究表示很多,而且大多的PCF的结构仅限于改变其六重对称性,成为双重对称的光子晶体光纤。本文则是进一步改变其双重对称,在普通的六重对称的光子晶体光纤(三角格子)的结构基础上,在其最内侧即靠近纤芯一侧的一个空气孔进行掺杂,使其折射率从1.00渐变至1.45,使之成为非对称的光子晶体光纤。进一步研究这种掺杂的非对称PCF的光学特性随单一的掺杂孔径的折射率的变化的规律。  本文主要分析了这种非对称掺杂型PCF的neff(纤芯有效折射率)、功率的峰值以及在PCF截面上的分布情况、双折射(模式的)、偏振模色散等光学特性随掺杂孔径折射率变化的规律。利用有限元法分析的得到结论是,在掺杂孔径折射率增大的同时,基模模场的面积随之增大;传输光的光功率随掺杂孔径的折射率的增大而降低,并且在掺杂孔径折射率增大的同时功率最大值得为之也向着掺杂孔径的方向移动;这种PCF的neff以及偏振模色散是随着掺杂孔径折射率的增大而增大;模式双折射则是随着掺杂孔径折射率的增大而降低。以上非对称掺杂的光子晶体光纤的光学特性是在同一传输波长的前提下分析出的结论,结果还显示出,以上的光学特性在随掺杂孔径折射率变化时,并不是线性的变化,在掺杂孔径折射率在1.00至1.25之间时,上述的光学特性随掺杂孔径折射率的变化并不十分明显,在掺杂孔径折射率增大至1.30之后会有明显变化。在对非对称掺杂型的光子晶体光纤的光学特性进行理论模拟的同时,还利用了相关软件对该光子晶体光纤进行了模拟仿真,在本文中对仿真过程也做了相应的介绍。本文设计的非对称掺杂型的光子晶体光纤,在实现拉制上并没有增大太多难度,相对较容易实现。本文对非对称的PCF(掺杂)的光学传输特性的发展具有一定意义。
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