多種缺陷對紅外光子晶體光纖性能影響的研究.pdf

1、隨著科學技術的不斷進步，光纖應用越來越廣泛，光纖應用波段正從近紅外波段向中、遠紅外波段推進。同時人們對光纖的要求也越來越多，其中包括期望光纖能傳輸大功率的能量，特別是用光纖傳輸中、遠紅外激光，例如外科手術中利用光纖傳輸CO2激光能量。近幾十年來人們研究探索了不同結構不同材料的紅外光纖，不斷發(fā)展并完善光纖的傳輸特性，紅外光纖已成為人們關注的熱點課題之一。
　　光子晶體光纖自被提出以來，其區(qū)別于傳統(tǒng)光纖的獨特結構和特性如高耦合效率、低

2、彎曲損耗、低非線性、可控色散等新奇特性成為近來年眾多科學家研究熱點。將光子晶體光纖用于紅外傳輸為研究低損耗、高傳輸功率的紅外光纖提供了一種新的研究思路。同時，由于光子晶體光纖的結構復雜，實現(xiàn)包含周期性空氣孔的石英玻璃微觀結構是光纖實際制作的一大難點。
　　本文首先運用平面波展開法(PWM)和全矢量有限元法(FEM)對光子晶體光纖的帶隙結構、導光特性和損耗特性進行深入分析后，設計了一種晶格常數(shù)為10.4μm，占空比為0.80，纖芯半

3、徑為20.8μm，包層層數(shù)八層的三角格子紅外光子晶體光纖來傳輸大功率、高質量的10.6μmCO2激光能量?？紤]到紅外光子晶體光纖的實際應用，本文重點研究了在樣品制備過程中由于工藝限制出現(xiàn)多種缺陷例如空氣柱缺失、位錯、半徑、形狀偏差及晶格失配等情況對紅外光子晶體傳能光纖的損耗特性的影響，建立多種的計算模型，應用基于全矢量有限元法(FEM)的COMSOL軟件，通過對大量模型的仿真計算，得到了紅外光子晶體光纖中缺陷結構參量的變化與光纖特性之間