论文部分内容阅读
光子晶体光纤主要分为两大类,一类是全内反射型光子晶体光纤,另一类是带隙型光子晶体光纤。其中带隙型光子晶体光纤的导光机制突破了传统光纤的全内反射原理,从而能够将光束限制在低折射率的空气纤芯中。这种类型的光纤具有许多优良特性,比如低损耗、色散可控、传输窗口可调等特性,具有这些特性的光子晶体光纤在光纤通信、高功率激光传输、空芯光子晶体光纤激光器、传感、非线性效应等领域具有极大的价值。在带隙型光子晶体光纤中,损耗的大小是决定光纤综合性能的重要因素之一,本文从理论方面对带隙型光子晶体光纤的损耗、模式分布、有效折射率等特性进行了研究,然后制备了符合设计要求的光子晶体光纤,并从实验上分析了光纤的各项特性,主要工作如下: 首先,总结了过去二十年左右研究人员在光子晶体光纤理论及特性方面所做的研究,介绍了选题背景以及研究的意义,概述了光子晶体光纤的分类、特点,突出介绍了目前几种常见的带隙型光子晶体光纤,概述了带隙型光子晶体光纤所具有的几个突出优点,其中包括耦合特性、低损耗、非线性效应和可控色散特性。在此基础上,介绍了它在的应用情况以及研究现状,确立了具体的研究方向。 其次,分析和比较了用于分析光子晶体光纤的各种理论方法,详细介绍全矢量有限元法模拟带隙型光子晶体光纤的理论思想,以及设计单空气包层大空气纤芯带隙型光子晶体光纤的步骤。 再次,对比目前常用的几种制备光子晶体光纤的工艺,分析了它们的优缺点,详细描写了用堆积法制备空芯带隙光子晶体光纤的主要步骤,即毛细管的制备、堆积预制棒、光纤拉制三个部分。 最后,采用拉丝塔拉出结构良好的空芯带隙型光子晶体光纤,光纤直径为170um,纤芯直径为44um,纤芯壁厚为1.2um,对光纤进行光学测试,包括模式和损耗的测试,并与根据有限元原理得到的仿真数据进行对比分析,结果表明光纤具有良好的光学特性。