多種缺陷對(duì)紅外光子晶體光纖性能影響的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，光纖應(yīng)用越來(lái)越廣泛，光纖應(yīng)用波段正從近紅外波段向中、遠(yuǎn)紅外波段推進(jìn)。同時(shí)人們對(duì)光纖的要求也越來(lái)越多，其中包括期望光纖能傳輸大功率的能量，特別是用光纖傳輸中、遠(yuǎn)紅外激光，例如外科手術(shù)中利用光纖傳輸CO2激光能量。近幾十年來(lái)人們研究探索了不同結(jié)構(gòu)不同材料的紅外光纖，不斷發(fā)展并完善光纖的傳輸特性，紅外光纖已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)課題之一。
　　光子晶體光纖自被提出以來(lái)，其區(qū)別于傳統(tǒng)光纖的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和特性如高耦合效率、低

2、彎曲損耗、低非線(xiàn)性、可控色散等新奇特性成為近來(lái)年眾多科學(xué)家研究熱點(diǎn)。將光子晶體光纖用于紅外傳輸為研究低損耗、高傳輸功率的紅外光纖提供了一種新的研究思路。同時(shí)，由于光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)包含周期性空氣孔的石英玻璃微觀(guān)結(jié)構(gòu)是光纖實(shí)際制作的一大難點(diǎn)。
　　本文首先運(yùn)用平面波展開(kāi)法(PWM)和全矢量有限元法(FEM)對(duì)光子晶體光纖的帶隙結(jié)構(gòu)、導(dǎo)光特性和損耗特性進(jìn)行深入分析后，設(shè)計(jì)了一種晶格常數(shù)為10.4μm，占空比為0.80，纖芯半

3、徑為20.8μm，包層層數(shù)八層的三角格子紅外光子晶體光纖來(lái)傳輸大功率、高質(zhì)量的10.6μmCO2激光能量。考慮到紅外光子晶體光纖的實(shí)際應(yīng)用，本文重點(diǎn)研究了在樣品制備過(guò)程中由于工藝限制出現(xiàn)多種缺陷例如空氣柱缺失、位錯(cuò)、半徑、形狀偏差及晶格失配等情況對(duì)紅外光子晶體傳能光纖的損耗特性的影響，建立多種的計(jì)算模型，應(yīng)用基于全矢量有限元法(FEM)的COMSOL軟件，通過(guò)對(duì)大量模型的仿真計(jì)算，得到了紅外光子晶體光纖中缺陷結(jié)構(gòu)參量的變化與光纖特性之間