紅外光子晶體光纖傳輸特性的研究.pdf

1、隨著光纖技術(shù)的持續(xù)、廣泛、深入和快速發(fā)展，光纖應(yīng)用的波段已從以硅基光纖為主的2μm以下近紅外波段，向更長(zhǎng)的中、遠(yuǎn)紅外波段推進(jìn)，與通信光纖不同，紅外光纖以短程傳遞紅外激光能量為主。在過(guò)去的幾十年里，人們已經(jīng)在紅外光纖領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)展了大量的基礎(chǔ)性研究工作，紅外光纖的應(yīng)用主要集中在醫(yī)用和工業(yè)CO2激光能量傳輸、傳感器應(yīng)用和功能光纖等方面。
　　 目前可傳輸CO2激光的紅外光纖存在材料損耗高、制備工藝復(fù)雜、傳輸性能和輸出光束質(zhì)量差等不足，而

2、光子帶隙型光纖(PBG-PCF)，以其獨(dú)特的傳輸特性，解決了光傳輸時(shí)遇到的損耗，色散和非線性問(wèn)題，引起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。本文提出將光子帶隙型光纖用于傳輸紅外波段的CO2激光，期望彌補(bǔ)一般紅外光纖的不足。
　　 本文首先用平面波(PWM)方法仿真分析了光子晶體光纖的帶隙結(jié)構(gòu)，通過(guò)分析帶隙圖隨結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律，調(diào)整結(jié)構(gòu)使其可傳輸10.6μm CO2紅外激光。然后通過(guò)頻域有限差分法(FDFD)方法分析了其損耗特性，仿真結(jié)果表明：

3、增加占空比，增加包層層數(shù)，選擇合適的晶格常數(shù)都有助于減小損耗；利用時(shí)域有限差分法(FDTD)方法分析了紅外光子晶體光纖的色散特性。仿真結(jié)果顯示：占空比大于0.6的紅外光子晶體光纖可滿足醫(yī)用短距離色散要求。接著，分析激光在空氣纖芯傳輸時(shí)的空氣擊穿閾值功率，計(jì)算了不同結(jié)構(gòu)紅外光子晶體光纖可傳輸?shù)募す夤β省Ｗ詈?，根?jù)帶隙特性、損耗、色散、功率和實(shí)際制作工藝的要求，設(shè)計(jì)了一種傳輸CO2激光的光子晶體光纖。
　　 本文設(shè)計(jì)的紅外光子晶體光