光子晶体光纤的双折射和偏振耦合特性研究
光纤通信已成为现代通信网络的主要载体，随着社会的发展，人们对信息的需求将进一步扩大，这将会大大推动光纤技术的发展与进步。早在10多年以前人们就提出了光子晶体光纤的概念并随之就有实验方面的报道，目前已有光子晶体光纤投入使用。虽然应用属于初步却显示了相当大的应用潜力，它将把光纤技术推向新的高峰。光子晶体光纤有着传统光纤无法比拟的优越性，它具有很多奇异的特性，如无截止单模传输、可控色散、灵活非线性以及高双折射等，因此近年来光子晶体光纤引起了国内外广泛的关注，在近几年里迅速发展成为光纤通信、光纤传感和光电器件领域的一个研究热点。
论文第一部分中主要研究了光子晶体光纤的双折射特性。论文详细地介绍了光波导器件计算机模拟中常用的平面波展开法和光束传播法的原理公式和数值处理方法，并针对本文所讨论的光纤结构做了相应的改进：介绍了光纤中的双折射现象，然后使用平面波展开法对光子晶体光纤的双折射特性做了一些研究。文中分别研究了了引起光纤非全局双折射的和全局双折射的因素，并结合了引起非全局双折射的和全局双折射的这两种因素，得到一种具有改进的全局双折射的高双折射光子晶体光纤，该结构的光子晶体光纤的双折射值在1.3～1.69μm波长范围范围内可以达到10-2量级。
论文第二部分主要研究了双芯光子晶体光纤的耦合特性。文中介绍了光纤耦合理论及光纤耦合器在光学系统中的应用以及双芯光子晶体光纤用于耦合器时存在的偏振依赖性，并说明了减弱光纤耦合器的偏振依赖性的方法。利用平面波展开法和光束传播法对双芯光子晶体光纤的耦合特性进行计算机模拟，得出了双芯光子晶体光纤的耦合长度随波长空气孔半径等变化的一般规律。并数值仿真了一种用低掺杂的材料填充包层的空气柱的双芯光子晶体光纤耦合器，通过降低芯区与包层的有效折射率差，从而来减弱耦合器的偏振依赖性。数值仿真的结果表明，通过替换包层空气柱为低掺杂材料，我们可以得到在一种偏振无关耦合器。这种偏振无关耦合器在很高带宽范围内具有很低的串扰，而且这种偏振无关耦合器还具有结构简单，容易实现的优点，在光传输系统中尤其是全光通信和波分复用系统中有极大的应用潜力。
光子晶体光纤;平面波展开法;光束传播法;偏振耦合特性;光纤通信;双折射特性
南京邮电大学
硕士
光学工程
蔡祥宝
2009
中文
TN929.11
65
2010-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）