表面芯光纖及其石墨烯被覆偏振器的研究.pdf

1、本論文提出了一種新型特種光纖--表面芯光纖，研究了這種光纖的一些光學(xué)特性；對石墨烯表面等離子體材料的光電特性及器件應(yīng)用做了簡要研究與介紹，并基于兩者優(yōu)點設(shè)計了表面芯光纖石墨烯被覆偏振器件。理論研究了這種偏振器件的特性，并給出了優(yōu)化處理；實驗制備了器件樣品，測試并與理論值對比。主要工作總結(jié)如下：
　　1）利用有限元法，理論研究了表面芯光纖的模式特性、雙折射特性和倏逝場特性，證實了表面芯光纖的優(yōu)越性。當(dāng)纖芯非常接近于包層內(nèi)表面時，表面

2、芯光纖具有一個非零的截止頻率，其雙折射最高可達到1×10-4，倏逝波的能量比可高達0.15％，具有非常強的倏逝場。
　　2）利用COMSOL物理仿真軟件，理論仿真了表面芯光纖被覆石墨烯的偏振特性，模式分析結(jié)果顯示了TE表面等離子體波的傳播，證明了課題的可行性；分析了其偏振機理，TE/TM模式的衰減差；研究了其偏振特性隨光纖參數(shù)、入射波長的變化關(guān)系。
　　3）提出并研究了其偏振特性的優(yōu)化方法，一種是涂覆一層聚合物薄膜，這里選用

3、的是 PMMA；另一種是依據(jù)多層石墨烯的思想進行的周期性調(diào)制。主要研究了第一種方法，仿真分析了偏振器性能隨光纖參數(shù)、聚合物薄膜厚度以及入射波長的變化關(guān)系。當(dāng)石墨烯長度為3mm，入射波長為1550nm，纖芯橢圓率為1/2，PMMA厚度為800nm時，獲得消光比分別為25.1dB和26.0dB的TE-pass偏振和TM-pass偏振。
　　4）實驗制備表面芯光纖被覆石墨烯偏振器樣品，搭建測試系統(tǒng)，實驗測試器件樣品的偏振性能。表面芯光纖