光子晶體光纖具有結(jié)構(gòu)靈活可調(diào)和高雙折射的特性,利用它研制的新型偏振器件能夠克服基于傳統(tǒng)光纖的偏振器件存在的器件長度長、工作帶寬窄等缺陷。本文利用有限元方法模擬了光在光子晶體光纖中傳輸時的模場分布、損耗和雙折射特性。結(jié)合模式耦合理論,優(yōu)化了光子晶體光纖的結(jié)構(gòu),分析了光子晶體光纖偏振濾波器和偏振分束器的性能。主要研究內(nèi)容如下:首先,在y方向孔間距被壓縮的菱形結(jié)構(gòu)光子晶體光纖的芯區(qū)附近填充納米金層,研究了孔間距和金層厚度的變化對兩個正交偏振方向的表面等離子體共振波長的影響。通過改變孔間距和金層厚度,將y方向的共振波長調(diào)節(jié)到1550 nm通信窗口,實現(xiàn)了該窗口附近的單模單偏振濾波。其次,改變由大小兩種空氣孔垂直交叉排列的正方形結(jié)構(gòu)光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù),研究了兩種空氣孔的直徑變化對損耗曲線的影響。對比四組不同孔徑的光纖傳輸特性,通過合理選擇光纖參數(shù),獲得了1550 nm低損耗光子晶體光纖偏振濾波器。再次,改變金層填充的雙芯光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù),研究了氣孔的直徑、間距和金層厚度變化對兩個正交偏振方向的耦合長度及耦合長度的比值的影響。根據(jù)仿真結(jié)果優(yōu)化光纖的結(jié)構(gòu),獲得了菱形結(jié)構(gòu)光纖1550 nm寬... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 光子晶體光纖簡介
        1.1.1 光子晶體光纖的概念
        1.1.2 光子晶體光纖的制備方法
    1.2 光子晶體光纖的特性
        1.2.1 無盡單模傳輸特性
        1.2.2 色散可調(diào)節(jié)特性
        1.2.3 高雙折射特性
        1.2.4 高非線性特性
    1.3 高雙折射光子晶體光纖的研究進(jìn)展
    1.4 高雙折射光子晶體光纖偏振耦合器件的研究進(jìn)展
        1.4.1 光子晶體光纖偏振濾波器的研究進(jìn)展
        1.4.2 光子晶體光纖偏振分束器的研究進(jìn)展
    1.5 論文的主要工作
第2章 光子晶體光纖的理論研究基礎(chǔ)和數(shù)值模擬方法
    2.1 電磁場理論
        2.1.1 麥克斯韋方程組
        2.1.2 光纖中的傳播模式
        2.1.3 單模條件
    2.2 數(shù)值研究方法
        2.2.1 有限元法
        2.2.2 邊界條件
    2.3 模式耦合理論
        2.3.1 耦合模方程
        2.3.2 強耦合與弱耦合
        2.3.3 周期性耦合
    2.4 本章小結(jié)
第3章 金填充光子晶體光纖偏振濾波器
    3.1 偏振濾波器的基礎(chǔ)理論
    3.2 氣孔菱形排列的單芯光子晶體光纖偏振濾波器
        3.2.1 氣孔菱形排列的單芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.2 1550nm偏振濾波器的優(yōu)化設(shè)計
        3.2.3 1550nm偏振濾波器的性能分析
    3.3 氣孔正方形排列的單芯光子晶體光纖偏振濾波器
        3.3.1 氣孔正方形排列的單芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.3.2 1550nm偏振濾波器的優(yōu)化設(shè)計與性能分析
        3.3.3 1310nm偏振濾波器的優(yōu)化設(shè)計與性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 金填充的光子晶體光纖偏振分束器
    4.1 偏振分束器的基礎(chǔ)理論
    4.2 氣孔菱形排列的雙芯光子晶體光纖寬帶偏振分束器
        4.2.1 氣孔菱形排列的雙芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.2.2 1550nm偏振分束器的優(yōu)化設(shè)計
        4.2.3 1550nm偏振分束器的性能分析
    4.3 D型金層填充的光子晶體光纖窄帶偏振分束器
        4.3.1 D型金層填充的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.3.2 1310nm分束器的優(yōu)化設(shè)計與性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 矩型雙芯光子晶體光纖偏振分束器
    5.1 偏振分束器的插入損耗
    5.2 矩型金層填充雙芯光子晶體光纖偏振分束器
        5.2.1 矩型金層填充雙芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.2.2 1550nm偏振分束器的優(yōu)化設(shè)計
        5.2.3 1550nm偏振分束器的性能分析
    5.3 矩型橢圓氣孔雙芯光子晶體光纖1550nm偏振分束器
        5.3.1 矩型橢圓氣孔雙芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.3.2 1550nm偏振分束器的優(yōu)化設(shè)計
        5.3.3 1550nm偏振分束器的性能分析
    5.4 矩型橢圓氣孔雙芯光子晶體光纖1310nm偏振分束器
        5.4.1 橢圓孔短軸長度調(diào)制耦合長度比
        5.4.2 1310nm偏振分束器的性能分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]新型矩形點陣光子晶體光纖的高雙折射負(fù)色散效應(yīng)[J]. 張亞妮.  物理學(xué)報. 2010(12)
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本文編號：3635190