內包層為負折射率介質雙包層光纖的傳輸特性.pdf

1、近年來,負折射率介質材料的反常電磁特性逐漸被提出,揭示出它在光和電磁波領域的重要的潛在應用價值,激起了人們極大的研究熱情。另外,它在新型波導和光纖中的應用研究也成為目前的一個研究熱點。
　　 采用全矢量的方法,推導出了內包層為左手材料,纖芯和外包層為常規(guī)材料的W型雙包層光纖的特征方程,通過數(shù)值模擬分析了在一定頻段范圍內的模式分布,提出了單模傳輸模式及條件、比較了HE11模式的B-V色散曲線和右手材料光纖的區(qū)別,模擬了HE11模式

2、和HE12模式隨內包層厚度和內包層相對折射率變化的B-V色散特性,群時延和波導色散特性,并提出了潛在的應用價值。
　　 本論文主要內容及創(chuàng)新點如下:
　　 1,建立了內包層為負折射率材料W型雙包層階躍光纖模型,并從最基本的電磁場理論出發(fā)采用全矢量的方法推導出了特征方程。
　　 2,采用與常規(guī)材料雙包層光纖比較的方法,數(shù)值模擬了HE11模式的B-V色散曲線,發(fā)現(xiàn)負折射率材料光纖HE11模式B-V色散曲線隨著內包層厚

3、度和相對折射率變化逐漸變陡,整個模式所分布的頻段變得狹窄,這些特性幾乎和常規(guī)W型雙包層光纖特性相反。
　　 3,數(shù)值模擬了一定頻率范圍內的模式分布,隨著內包層厚度和相對折射率的增大,發(fā)現(xiàn)HE12模式可以實現(xiàn)整個模式的單模傳輸,而光纖通信中單模傳輸更具有實際意義。
　　 4,針對單模模式進行深入分析,隨著內包層負折射材料厚度的增加,同一模式同一頻率下出現(xiàn)不同的傳播常數(shù),但內包層相對折射率的變化,B-V曲線近似向左平移,曲線

4、形狀變化不大。
　　 5,通過調節(jié)內包層厚度及內包層相對折射率,對HE11模式的群時延和波導色散進行數(shù)值模擬分析,發(fā)現(xiàn)了較寬頻段近零色散平坦區(qū)域。
　　 6,通過調節(jié)內包層厚度及內包層相對折射率,對單模模式HE12模式的群時延和波導色散進行數(shù)值模擬分析,發(fā)現(xiàn)其數(shù)值遠遠大于同等參數(shù)同等模型常規(guī)材料光纖,并且是目前已報道大負色散光纖的數(shù)十倍,而且可以保證較大的纖芯半徑等,為設計新型色散補償光纖及新型光纖器件提供理論基礎。