本文關(guān)鍵詞：基于雙芯光子晶體光纖寬帶偏振分束器的設(shè)計(jì)及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著信息化社會(huì)的高度發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)呈爆炸式增長(zhǎng),通信網(wǎng)的傳輸容量將達(dá)到Tb/s量級(jí),高速率、大容量的全光網(wǎng)絡(luò)已成為未來(lái)通信發(fā)展的趨勢(shì)。超大容量和超高速率的全光網(wǎng)絡(luò)需要高性能光器件做支撐,性能優(yōu)良價(jià)格低廉的全光器件成為人們的研究熱點(diǎn)。偏振分束器是全光網(wǎng)中一種重要的光器件,基于雙折射原理制成。傳統(tǒng)的偏振分束器通過(guò)普通波導(dǎo)器件獲得雙折射特性,由于這些器件的雙折射系數(shù)較小,因此傳統(tǒng)偏振分束器的長(zhǎng)度較長(zhǎng)、分光比較低、帶寬較窄。近年來(lái),光子晶體光纖以其無(wú)盡單模、高雙折射、高非線性等獨(dú)特性能引起人們的高度重視。光子晶體光纖結(jié)構(gòu)靈活可控,通過(guò)調(diào)整光纖的結(jié)構(gòu),包括孔間距、占空比、晶格常數(shù)、基質(zhì)材料以及空氣孔的尺寸和形狀,可以實(shí)現(xiàn)高雙折射特性,為高性能偏振分束器的研制提供了基礎(chǔ)。本論文基于光子晶體光纖的優(yōu)異性能,利用有限元算法研究了超寬帶低損耗的偏振分束器。主要的研究?jī)?nèi)容包括:1.依據(jù)雙芯光子晶體光纖的耦合模理論,提出了兩種具有偏振分束特性的雙芯光子晶體光纖。研究表明,引入中心橢圓空氣孔和增加芯區(qū)附近空氣孔的尺寸能夠獲得高雙折射特性,從而提高雙芯光纖的耦合長(zhǎng)度比,有利于降低基于雙芯光纖的偏振分束器的長(zhǎng)度。2.研究了包層空氣孔的排列方式對(duì)雙芯光子晶體光纖的耦合特性的影響。包層空氣孔為正八邊形方式排列的雙芯光子晶體光纖的耦合長(zhǎng)度與正六邊形及正四邊形排列的光纖相近,卻具有更低的限制損耗。在基礎(chǔ)上提出了一種基于正八邊形雙芯光子晶體光纖的偏振分束器,當(dāng)工作波長(zhǎng)為1550nm時(shí),分光比高達(dá)81.2d B,限制損耗低至0.2d B/m。3.論證了纖芯摻氟和中心空氣孔填充金屬絲實(shí)現(xiàn)偏振分束器的寬帶特性。芯區(qū)摻氟降低了纖芯的折射率,利用反波導(dǎo)波長(zhǎng)效應(yīng)增加了分束器的帶寬;中心空氣孔填充金屬絲則激發(fā)了表面等離子激元,當(dāng)滿(mǎn)足相位匹配條件時(shí),分束器的帶寬得到了大幅的提升。將兩種方法結(jié)合,提出了一種混合機(jī)制增加帶寬的雙芯光子晶體光纖,該分束器的帶寬達(dá)到330nm,1550nm處的分光比高達(dá)44.2d B。4.研究芯區(qū)材料對(duì)偏振分束器帶寬的影響,提出了一種石墨烯包覆中心空氣孔的雙芯光子晶體光纖分束器,該器件的帶寬高達(dá)610nm,1550nm處的分光比達(dá)到56.3d B,且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,降低了光纖的制備難度,為寬帶偏振分束器的設(shè)計(jì)提供了新的思路。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體光纖 偏振分束器 分光比 寬帶特性 耦合特性
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN253
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 光子晶體光纖簡(jiǎn)介8-15
• 1.2.1 光子晶體光纖的分類(lèi)9-10
• 1.2.2 光子晶體光纖的特性10-15
• 1.3 雙芯光子晶體光纖偏振分束器的概述15-16
• 1.4 本論文的研究思路及主要工作16-18
• 第二章 光子晶體光纖的基礎(chǔ)理論18-29
• 2.1 等效折射率法18-22
• 2.1.1 等效折射率法簡(jiǎn)介18-19
• 2.1.2 基于等效折射率法計(jì)算光子晶體光纖的單模條件19-22
• 2.2 平面波法22-24
• 2.2.1 平面波法簡(jiǎn)介22-23
• 2.2.2 基于平面波法計(jì)算帶隙型光子晶體光纖的帶隙23-24
• 2.3 有限元法24-27
• 2.3.1 基本原理24-26
• 2.3.2 邊界條件26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第三章 基于雙芯光子晶體光纖的偏振分束器設(shè)計(jì)及特性分析29-45
• 3.1 雙芯光子晶體光纖中的模式耦合30-35
• 3.1.1 雙芯光纖的耦合模理論30-34
• 3.1.2 雙芯光子晶體光纖的耦合特性分析34-35
• 3.2 雙芯光子晶體光纖偏振分束器的實(shí)現(xiàn)35-38
• 3.3 基于正八邊形雙芯光子晶體光纖的偏振分束器的設(shè)計(jì)38-44
• 3.3.1 不同排列方式的包層空氣孔的雙芯光子晶體光纖耦合特性的比較38-40
• 3.3.2 基于正八邊形雙芯光子晶體光纖的偏振分束器的設(shè)計(jì)40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 基于雙芯光子晶體光纖偏振分束器的寬帶特性的研究45-57
• 4.1 偏振分束器的兩種寬帶特性的實(shí)現(xiàn)機(jī)理45-48
• 4.1.1 纖芯摻氟實(shí)現(xiàn)的寬帶偏振分束器46-47
• 4.1.2 基于金屬絲的寬帶偏振分束器47-48
• 4.2 一種混合機(jī)制的寬帶雙芯光子晶體光纖的設(shè)計(jì)研究48-52
• 4.2.1 區(qū)折射率對(duì)分束器帶寬的影響49-51
• 4.2.2 寬帶偏振分束器的設(shè)計(jì)51-52
• 4.3 基于石墨烯包覆的寬帶偏振分束器的設(shè)計(jì)研究52-56
• 4.3.1 偏振分束器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-53
• 4.3.2 寬帶偏振分束器的參數(shù)優(yōu)化53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 作總結(jié)57
• 5.2 展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫(xiě)的論文63-64
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目64-65
• 致謝65

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 毛文娟,王子華;光子晶體光纖的原理、應(yīng)用和制作[J];光通信技術(shù);2003年11期

2 王維彪,徐邁,陳明,馬少杰,夏玉學(xué);光子晶體光纖的原理和應(yīng)用[J];光機(jī)電信息;2003年07期

3 唐睿,鐘力生,周慶;光子晶體光纖的研究進(jìn)展[J];絕緣材料;2004年02期

4 趙玲慧,魏志義;光子晶體光纖及其應(yīng)用[J];物理;2004年05期

5 劉彤,趙京,孔玉娥,孫鑫;光子晶體光纖的研究與進(jìn)展[J];硅酸鹽通報(bào);2004年02期

6 岳香梅;光子晶體光纖研究進(jìn)展[J];雁北師范學(xué)院學(xué)報(bào);2005年02期

7 黃侃;李海林;龍清;;光子晶體與光子晶體光纖[J];艦船電子工程;2008年01期

8 馬東梅;;特種光子晶體光纖的設(shè)計(jì)和模擬[J];湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年03期

9 楊鵬;;高非線性光子晶體光纖的研制[J];光通信技術(shù);2010年01期

10 冀玉領(lǐng);張聰;周桂耀;李曙光;侯藍(lán)田;;雙模光子晶體光纖的模間干涉效應(yīng)[J];激光雜志;2010年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 仲琦;張舒怡;錢(qián)小石;徐飛;陸延青;;光子晶體光纖中的模式干涉[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2009年

2 王智;任國(guó)斌;婁淑琴;簡(jiǎn)水生;;光子晶體光纖器件研究進(jìn)展[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

3 崔亮;李小英;趙寧波;;基于光子晶體光纖的頻譜可控關(guān)聯(lián)光子[A];第十四屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)報(bào)告摘要集[C];2010年

4 姜源源;易麗清;魏泳濤;馮國(guó)英;;正方形多芯光子晶體光纖的有限元分析[A];中國(guó)計(jì)算力學(xué)大會(huì)'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計(jì)算力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（SCCM8）論文集[C];2010年

5 劉小龍;張霞;黃永清;鄭龍;王亞苗;任曉敏;;光子晶體光纖表面增強(qiáng)拉曼散射襯底的研究[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2009年

6 唐仁杰;;光子晶體光纖制造技術(shù)的最近進(jìn)展[A];第三屆中國(guó)光通信技術(shù)與市場(chǎng)研討會(huì)論文集[C];2003年

7 張靚;陳亞孚;呂景文;;光線量子論研究光子晶體光纖的δ勢(shì)壘機(jī)制[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

8 倪屹;王青;張磊;彭江得;;采用光子晶體光纖進(jìn)行參量放大的理論模擬[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

9 王則民;田和臣;倪修瓊;;光子晶體光纖[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

10 楊榮昌;周?chē)?guó)生;薛文瑞;宋麗軍;;用有限差分法分析方形多孔光子晶體光纖[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 陳傳武;光子晶體光纖項(xiàng)目通過(guò)驗(yàn)收[N];中國(guó)化工報(bào);2010年

2 記者 楊念明　通訊員 汪紅霞 實(shí)習(xí)生 羅璇;掌握新一代光纖研制技術(shù)[N];湖北日?qǐng)?bào);2010年

3 Q醚

本文編號(hào)：254128