基于模式耦合效應的特種光纖和高階導模光子帶隙光纖的研究.pdf

1、特種光纖及相關器件已廣泛應用于光纖通信、光纖傳感、生物醫(yī)學、材料加工和軍工等科技領域。在國家“863”計劃項目“通信用特種光纖”和國家自然科學基金項目“色散、色散斜率一體化寬帶補償光子晶體光纖的研制及其應用研究”的直接資助下,本論文主要對基于模式耦合效應的特種光纖進行了深入的理論和實驗研究,同時對高階導模光子帶隙光纖進行了一定的理論研究。取得的創(chuàng)新性成果如下:
　　 1.基于彎曲光纖中的模式耦合效應,采用線性擬合方法簡化超模式折

2、射率間的差值,推導出低彎曲損耗準則的解析公式?；谠摰蛷澢鷵p耗準則,提出兩條典型的低彎曲損耗傳輸路徑——最優(yōu)化彎曲路徑和線性彎曲路徑,同時指出線性路徑長度參數是判斷低彎曲損耗傳輸路徑長短的重要參數。
　　 2.設計出一條滿足低彎曲損耗準則的阿基米德螺旋線彎曲路徑,研制出帶有此螺旋線路徑的芯軸部件,借助超連續(xù)譜光源和空間光路連接,對低彎曲損耗準則進行了實驗驗證。研究表明光纖能夠通過低彎曲損耗路徑被彎曲至很小彎曲半徑的緊彎曲狀態(tài),該

3、低彎曲損耗準則可作為彎曲光纖實驗和工程技術上的重要理論依據。
　　 3.基于平面波展開模型和有限元模型,提出一種在光子帶隙光纖中快速尋找導模的方法。該方法運用一種空氣包層等效模型簡化了光子帶隙光纖的分析過程,數值模擬效率得到大幅度提高。在此基礎上,設計出一種全新的傳導高階模的石英芯光子帶隙光纖,該光纖在高階模特性研究方面具有應用潛力。
　　 4.基于同軸雙芯光纖的模式耦合效應,設計了一種內芯摻鍺、環(huán)芯為純石英的低限制損耗

4、大負色散雙芯光子晶體光纖,該光纖在1550nm波長處負色散值達到-1120ps/nm/km。該光纖包層最外圈采用了較大的空氣孔,使得在整個色散補償的波長范圍內,由光子晶體光纖特殊結構引起的限制損耗減少了4個量級以上;在1550nm波長處,光纖的限制損耗值僅為1.01×10-6dB/km。逐步完善管束堆積制作方法,研制出不同結構參數的色散補償雙芯光子晶體光纖。
　　 5.運用改進的分步傅立葉方法求解非線性耦合模方程組,數值分析了對