空芯光纖的模場特性分析及其在模式轉(zhuǎn)換中的應用.pdf

1、自從80年代初空芯光纖問世以來，由于其具有特殊的傳輸性能、光學性能、空間單模、偏振控制、低損耗等特性，許多研究人員都對這種新型光纖展開了深入廣泛的研究;到目前為止，空芯光纖大致可分為空芯Bragg(布拉格)光纖、空芯光子晶體光纖(HC-PCFs)、環(huán)形結(jié)構(gòu)的Bragg(布拉格)光纖等。
　　已經(jīng)被應用到許多領(lǐng)域，包括軍事領(lǐng)域以及光信息存儲領(lǐng)域等。顯而易見，空芯光纖在這些方面的成功應用，離不開對其特性的深入研究，和對結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計;

2、可是，針對空芯光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對矢量模式特性的影響的相關(guān)研究并不多;基于此，本文針對具有典型三層結(jié)構(gòu)的空芯光纖（即:空芯區(qū)域（填充空氣）、纖芯區(qū)域、包層區(qū)域）著重進行了以下幾方面的工作:
　　1)推算出空芯光纖中各模式的特征方程，包括HEmn與EHmn模式的本征方程以及TE0m和TM0m模式的本征方程、各模式的模場分布以及傳輸特性。
　　2)仿真分析了空芯光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如空芯半徑、纖芯厚度、折射率差、波長、包層數(shù)量等的變

3、化對模式的有效折射率、模場的有效面積等方面的影響。在上述分析基礎(chǔ)上，利用空芯光纖的環(huán)形場特性，重點將空芯光纖應用于模式轉(zhuǎn)換，為此設(shè)計了兩種模式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu):
　　1)單模光纖+空芯光纖+多模光纖形式的模式轉(zhuǎn)換器
　　2)單模光纖+空芯光纖+少模光纖形式的模式轉(zhuǎn)換器
　　使低階模式LP01通過空芯光纖后能夠轉(zhuǎn)換成LP02模式。通過對幾個重要參數(shù)包括空芯光纖的空氣孔直徑、長度、折射率差等對輸出LP02模的功率、模式轉(zhuǎn)換效率、消