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两种光纤特性的研究

本文介绍了分析光波导的两种方法:波动理论和射线理论。并且利用波动理论对一种双包层低折射率芯的光波导进行了解析求解,得到了模式场精确解及模式特征方程。对HE11、TE01、TM01三个低阶模的特征方程进行了数值计算,给出了它们的色散曲线。应用射线理论对一种微结构光纤包层的折射率进行了计算,给出了折射率分布的精确解。  (本文共40页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

光子晶体光纤特性及其传感应用研究

光子晶体光纤(Photonic crystal fiber, PCF)具有特殊的气孔结构和导光机制,因此在光纤传感和通信领域具有巨大应用前景。本文针对PCF特性及其传感应用,对PCF中的模式及其特性、PCF长周期光栅(Long-period grating, PCF-LPG)和PCF马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer, MZI, PCF-MZI)的特性及传感应用做了全面研究,主要内容包括以下几个方面:1.基于矢量有效折射率法研究了改变结构参数调节PCF色散的方法,发现零色散波长随占空比和比例系数变化分别有极大值和极小值的双极值特性。色散调节方法和极值特性可用于指导设计有特定色散的PCF。在800 nm附近飞秒激光器工作波长处,设计了分别具有约60 nm带宽的反常平坦色散、正常平坦色散和近零平坦色散的3种PCF。2.通过数值模拟研究了根据结构参数选择合适光栅周期指导制备PCF-LPG的方法,...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
北京交通大学

面向高功率激光应用的大模场面积微结构光纤的研究

随着光纤激光器输出功率的迅速提高,非线性效应已成为限制光束质量和输出功率提升的主要障碍,同时,有效传输波导的缺乏也限制着高功率激光应用系统的发展。微结构光纤以其灵活的结构设计和传统光纤无法比拟的优异特性,为高功率激光系统急需的大模场面积光纤提供了一条有效的实现途径。本论文在国家自然科学基金项目、北京交通大学优秀博士创新基金项目、欧盟框架计划项目的共同资助下,面向高功率光纤激光器小型化、集成化发展的迫切需求,以及高功率激光传输波导匮乏的现状,从结构创新及制备可行性出发,开展大模场面积微结构光纤及大芯径空芯光子带隙光纤的研究。取得的主要创新成果如下:1.提出一种实际微结构光纤端面几何结构重建模型,与有限元分析模型相结合,建立起实际微结构光纤特性分析模型。通过建立全变差-小波去噪模型,有效去除微结构光纤截面图像噪声;采用基于卡尔曼滤波的点扩散函数估计模型,在有效保持空气孔边缘信息的同时,高精度复原微结构光纤图像。利用所建立的模型,对两...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京交通大学
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新型宽带光子晶体光纤的设计与制作研究

随着现有网络向超高速率超大容量全光网络的演进,支撑光通信网的各种关键器件的性能急需提升。新材料、新结构研究是创新实现高速率、低成本、低功耗宽带全光器件的有效途径。本论文基于光子晶体光纤(Photonic crystal fiber, PCF)结构设计灵活、实现特性可控等优异特性,结合国家自然科学基金项目“系列超宽带双芯光子晶体光纤及其相关器件的研究”以及国家973计划项目“面向光路交换网络的光纤器件理论与关键技术研究”,针对超高速率超大容量全光网络对宽带全光器件的需求,在宽带偏振无关双芯PCF、单偏振单模PCF的设计和制作等方面进行了深入的理论和实验研究。取得的主要创新成果有:1.根据实际光子晶体光纤制作及特性分析的需求,首次将数字图像处理技术和全矢量有限元方法相结合,提出了用于光子晶体光纤制作过程的光纤特性快速分析模型,实现了对PCF实际制作过程中的样品进行近实时监测,有效地减小了典型工艺缺陷对光纤特性的影响,减小了所研制PC...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

色散平坦微结构光纤理论设计及四波混频特性的研究

微结构光纤,也叫光子晶体光纤或多孔光纤,具有许多传统光纤难以实现的优良特性,是目前光纤光学领域的一个研究热点。特别是具有色散平坦特性的微结构光纤,在密集波分复用系统、超连续谱产生和波长转换等方面有着重要的应用,是微结构光纤研究的重点方向之一。本文针对色散平坦微结构光纤设计参数多,设计步骤复杂;色散特性对结构参数依赖性强,对制备工艺要求高;特定应用中需要将色散平坦特性和其它特性相结合等问题进行了理论研究,并设计了多种性能优良、易于制备的色散平坦微结构光纤。本文主要研究内容如下:第一,研究了使用无量纲化方法计算微结构光纤的色散,即将总色散看作波导色散与材料色散之和时,产生的误差随光纤结构参数变化的规律。以5%和5 ps/km/nm分别作为相对误差界限和绝对误差界限,探索了用无量纲化方法计算色散时所适用的微结构光纤的参数边界。并以麦克斯韦方程组为基础,推导了微结构光纤无量纲化模式面积计算的表达式。第二,针对包层大空气孔在拉制过程中容易...  (本文共129页) 本文目录 | 阅读全文>>

南开大学
南开大学

光子晶体光纤填充和光子晶体光纤光栅的研究

本论文选题于国家973、863以及国家自然科学基金等项目,结合课题的要求和主要目标,在对光子晶体光纤(PCFs)传输特性研究的基础上,首先对光子晶体光纤光栅进行了理论和实验研究;然后,采用平面波展开法和有限单元法分析了在光纤的空气孔中填充高折射率液晶对光纤传导机制和传输特性的影响,提出并设计了几种新型光子晶体光纤;最后,提出并研制成功连续可调谐、输出功率谱均衡的全光纤化、高功率包层泵浦铒镱共掺光纤激光器实验样机。主要研究内容和成果包括以下基本方面:1、首次提出基于填充高折射率介质(液晶)的折射率引导型PCF的光子带隙理论分析方法,在此理论的指导下,采用平面波展开法和有限单元法研究了填充对光纤传导机制和传输特性的影响,研究结果表明液晶填充可以实现光子晶体光纤导光机制的转变。基于光子带隙理论利用光纤传导模式在带隙内外传导模式的损耗、色散等特性的差异,我们首次提出并设计了通过外界物理量调节包层中填充介质的折射率,改变光子带隙和传导模式...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>