Bragg光纖標(biāo)量有限元法分析.pdf

1、自二十世紀(jì)七十年代初低損耗通信用石英光纖誕生以來(lái),光纖光纜已成為信息高速公路基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵部件,且其應(yīng)用不斷拓展至航空航天、軍事、工業(yè)、醫(yī)療和傳感等其它領(lǐng)域。傳統(tǒng)光纖已無(wú)法滿(mǎn)足各類(lèi)需求,必須研制具有特殊性能的新型光纖。Bragg光纖是近年來(lái)誕生的新型光子晶體光纖,具有獨(dú)特的傳輸與非線(xiàn)性光學(xué)性能,已成為目前研究熱點(diǎn)。本文從實(shí)現(xiàn)Bragg光纖優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)出發(fā),通過(guò)研究有限元法和傳輸矩陣法,分析Bragg光纖模式、帶隙以及色散等特征,以期獲

2、得該光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能的關(guān)系,具有重要的理論與實(shí)際意義。 本文第一章回顧了光子晶體光纖的發(fā)展歷程,重點(diǎn)介紹了Bragg光纖的基本概念、特性以及研究現(xiàn)狀等,概述了Bragg光纖的理論研究方法和制備技術(shù)。 第二章建立了有限元法和傳輸矩陣法分析模型。從麥克斯韋方程出發(fā),推導(dǎo)了光波導(dǎo)全矢量、半矢量和標(biāo)量波動(dòng)方程,采用變分法和伽遼金加權(quán)余量法,建立了光波導(dǎo)標(biāo)量有限元模式分析離散化模型。推導(dǎo)了光波導(dǎo)傳輸矩陣方程,建立了簡(jiǎn)化的光子帶隙

3、傳輸矩陣分析模型。兩種模型的結(jié)果均與已公開(kāi)發(fā)表的結(jié)果一致,具有較高精度。這些數(shù)值分析模型為后續(xù)研究工作奠定了理論基礎(chǔ)。 第三章給出了本課題組自主編寫(xiě)的光波導(dǎo)有限元法分析平臺(tái)。該平臺(tái)分為人機(jī)界面、數(shù)據(jù)處理、光波導(dǎo)分析以及數(shù)據(jù)庫(kù)四個(gè)模塊。以VB編寫(xiě)了前臺(tái)用戶(hù)界面,MATLAB作為后臺(tái)服務(wù)器,基于DDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)建立了人機(jī)界面與服務(wù)器間的實(shí)時(shí)連接。光波導(dǎo)標(biāo)量有限元法模場(chǎng)分析模塊、傳輸矩陣法帶隙分析模塊已嵌入該平臺(tái),為進(jìn)一步分析光