新型光子晶體光纖相關(guān)特性分析及濾波器設(shè)計(jì).pdf

1、目前，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，光纖通信和傳感應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的一部分。作為光纖通信和傳感的核心器件，光纖的性能如：雙折射、色散、非線性和損耗是影響其應(yīng)用于高精度場(chǎng)合的重要因素。傳統(tǒng)光纖由于其理論研究已經(jīng)比較成熟，很難在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)提高。因此為提高光纖的性能，尋求新型光纖結(jié)構(gòu)替代現(xiàn)有光纖作為一種重要的手段被廣大科研工作者所重視。光子晶體是近些年出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)，其在光纖和濾波器方面有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，尤其是光子

2、晶體光纖具有無(wú)截止單模傳輸、高雙折射特性、靈活可調(diào)的色散特性和高非線性特性，這使得其在未來(lái)光集成芯片、光纖器件微型化等方面具有巨大的應(yīng)用前景，成為各科研機(jī)構(gòu)和高等院校研究的熱點(diǎn)。
　　 本文圍繞光纖系統(tǒng)中高雙折射、負(fù)色散和多零色散點(diǎn)以及多信道濾波的應(yīng)用需求進(jìn)行了深入的研究，建立并分析光子晶體光纖和光子晶體濾波器仿真模型，最終得到高性能光子晶體光纖結(jié)構(gòu)和滿足良好傳輸特性的光子晶體濾波器。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：
　　 (1)

3、提出一種混合包層光子晶體光纖結(jié)構(gòu)，并通過(guò)有限元分析理論對(duì)其光纖特性與傳輸波長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的討論。所分析的性能包括：模場(chǎng)分布、色散、雙折射和非線性等。通過(guò)改變光纖包層的結(jié)構(gòu)尺寸，研究其對(duì)光纖整體性能的影響，給出各性能與光纖中傳輸波長(zhǎng)的關(guān)系，最終得到雙折射達(dá)10-3量級(jí)且滿足兩個(gè)零色散點(diǎn)要求的光纖結(jié)構(gòu)；
　　 (2)提出一種混合纖芯光子晶體光纖結(jié)構(gòu)，建立數(shù)值分析模型，重點(diǎn)分析纖芯中空氣孔尺寸的改變對(duì)光子晶體光纖雙折射、

4、色散和非線性特性的影響。給出不同傳輸波長(zhǎng)時(shí)光纖的模場(chǎng)分布、不同結(jié)構(gòu)尺寸下光纖特性與傳輸波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，并進(jìn)行總結(jié)，得到雙折射達(dá)10-2量級(jí)且滿足負(fù)色散特性的光子晶體光纖結(jié)構(gòu)；
　　 (3)針對(duì)光纖通信系統(tǒng)中多信道濾波的應(yīng)用需求，提出一種基于諧振耦合理論的雙通道光子晶體濾波器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要包括諧振腔、耦合柱和濾波通道。本文通過(guò)建立光子晶體濾波器的有限元模型，進(jìn)行濾波器傳輸特性的仿真。重點(diǎn)分析諧振腔中耦合柱直徑的變化對(duì)各通道透射系