單偏振單模光子晶體光纖特性的研究.pdf

1、單偏振單模光子晶體光纖特性的研究重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：李丹指導教師：劉敏教授專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)學科門類：工學重慶大學通信工程學院二O一三年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要光子晶體光纖自1996年問世以來，由于其傳統(tǒng)光纖難以企及的獨特特性，受到國內外科研人員的廣泛關注，在光通信、光傳感以及光電子等眾多領域有著廣泛的應用。雙芯光子晶體光纖在傳輸?shù)倪^程中由于模式耦合，兩纖芯間會發(fā)生光功率的交換，因而，雙芯光子晶體光

2、纖是常用的光學器件。光子晶體光纖分為全內反射型和光子帯隙型，本文對全內反射型雙芯光子晶體光纖的雙折射特性、耦合特性、色散特性、單偏振特性以及限制損耗特性進行了研究，并在新型雙芯光子晶體光纖的基礎上，設計了偏振分束器和波分復用解復用器。本文提出一種具有橢圓內包層的高雙折射雙芯光子晶體光纖，利用全矢量有限元法建立起光纖模型，分析不同結構參數(shù)對該光纖的有效折射率、雙折射特性、耦合特性以及波導色散特性的影響。結果發(fā)現(xiàn)，該光纖的雙折射度隨著橢圓度

3、的增大和孔間距的減小而增大，可以達到102量級，比普通光纖高出一到兩個數(shù)量級。通過分析兩纖芯間的中心小孔直徑發(fā)現(xiàn)，當減小中心小孔直徑，可以有效減小該光纖的耦合長度，使得耦合效應更強。研究發(fā)現(xiàn)該光纖可以在1.0~1.60μm波長范圍內具有超平坦的波導色散特性。本文選用合適的參數(shù)，設計出光纖長度為2741.93μm、消光比達27dB的偏振分束器，以及光纖長度為5483.86μm與偏振方向無關的光纖耦合器。在高雙折射光子晶體光纖研究的基礎上，

4、本文提出一種結構簡單且大范圍單偏振傳輸?shù)碾p芯單偏振單模光纖。首先分析了該光纖單偏振單模的傳輸原理，然后利用全矢量有限元法建立光纖模型，分析該光纖的有效折射率特性和模式雙折射特性。該光纖采用四角晶格結構，將纖芯極化與包層極化結合起來，可以實現(xiàn)大范圍的單偏振傳輸，并且同時包含1.30μm和1.55μm兩個常用的光通信窗口。將光纖的最外層空氣孔增大，可以有效減小光子晶體光纖的限制損耗，在波長為1.30μm和1.55μm時，傳導模方向上限制損耗