新型光子晶體光纖及面向其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光子晶體光纖憑借其優(yōu)異的光學(xué)特性和靈活的設(shè)計(jì)自由度,自1996年問世至今,一直受到國內(nèi)外科研人員的廣泛關(guān)注,在短短十幾年間取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。目前,其相關(guān)研究已經(jīng)深入到光纖通信、光傳感、非線性光學(xué)、光電子學(xué)等眾多領(lǐng)域,展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。本論文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家863計(jì)劃項(xiàng)目及教育部重大項(xiàng)目,針對新型光子晶體光纖及光子晶體光纖實(shí)用化進(jìn)程中亟待解決的光纖制作、熔接等問題進(jìn)行了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究,獲得的主要創(chuàng)新成果如下:<

2、br>　　 1.基于流體力學(xué)的相關(guān)理論建立起包含氣壓控制參數(shù)的光子晶體光纖拉制模型。數(shù)值分析了氣壓控制參數(shù)與其它工藝參數(shù)之間的相互影響,掌握了各參數(shù)間的協(xié)調(diào)控制機(jī)制,量化分析了工藝參數(shù)配置與最終光纖結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系,并將理論研究成果應(yīng)用于實(shí)際光子晶體光纖拉制實(shí)驗(yàn)中,實(shí)現(xiàn)由同一預(yù)制棒采用不同的參數(shù)配置成功拉制出具有不同孔徑孔距比的光子晶體光纖。
　　 2.在制作包含非均勻孔徑的光子晶體光纖方面,面對缺乏孔間分壓控制技術(shù)的現(xiàn)狀,

3、提出一套以反向計(jì)算為核心的等壓控制拉絲方案。在此基礎(chǔ)上,成功研制出雙模光子晶體光纖、共軸雙芯色散補(bǔ)償型光子晶體光纖以及超平坦色散光子晶體光纖等多種結(jié)構(gòu),光纖橫、縱向均勻性均達(dá)到當(dāng)前國際水平。
　　 3.設(shè)計(jì)和研制出一種雙模光子晶體光纖,利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對其實(shí)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)提取,實(shí)現(xiàn)了對實(shí)際光纖傳輸特性的準(zhǔn)確分析。結(jié)果顯示,研制的光纖在500-1900nm波段僅支持LP01模和LP11偶模兩個模式,雙模帶寬接近橢圓芯雙模光纖的

4、十倍?；谠摴饫w制作雙模光纖干涉儀,獲得穩(wěn)定的干涉譜輸出。研究表明該雙模光纖干涉儀在干涉型傳感、選擇性濾波等方面均具有應(yīng)用潛力。
　　 4.基于諧振耦合理論設(shè)計(jì)兩種新型單偏振單模光子晶體光纖,討論了設(shè)計(jì)要點(diǎn)。分析表明,兩種結(jié)構(gòu)均可獲得1000nm左右的單偏振單模帶寬,輸出模場呈近高斯型分布,更易于與普通單模光纖實(shí)現(xiàn)模場匹配。綜合性能較現(xiàn)有的單偏振單模光纖具有更大優(yōu)勢。
　　 5.提出了通用的光子晶體光纖低損耗電弧熔接方案