雙芯光子晶體光纖傳輸特性的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)的普及和互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，人們對信息的快速傳遞和網(wǎng)絡(luò)容量的需求量與日俱增。為了適應(yīng)這種海量信息的高速傳輸與交換，光纖通信系統(tǒng)正朝著超高速、超大容量、超長傳輸距離的方向發(fā)展，并逐步向全光網(wǎng)絡(luò)的方向演進(jìn)。隨著WDM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，作為光網(wǎng)絡(luò)物理層面的光纖光纜的傳輸特性將極大地影響下一代網(wǎng)絡(luò)光通信系統(tǒng)的性能。目前，光通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)性能受到傳統(tǒng)光纖的損耗、色散和非線性效應(yīng)的限制和影響，人們開始尋求研制新型換代的光纖品種。

2、 與傳統(tǒng)光纖相比，光子晶體光纖(PhotonicCrystalFiber，PCF)以其靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)越的無盡單模傳輸特性、不同尋常的色散特性、極佳的非線性效應(yīng)和雙折射效應(yīng)受到人們廣泛的關(guān)注。本文討論的雙芯光子晶體光纖(Dual-corePhotonicCrystalFiber，DCPCF)就是分別針對高色散補(bǔ)償設(shè)計(jì)，以及雙折射和耦合特性提出的兩種新型結(jié)構(gòu)的PCF，它們分別是同軸芯雙芯結(jié)構(gòu)的DCPCF和不同中心并行兩芯的傳統(tǒng)DCP

3、CF。雙芯光纖是光學(xué)系統(tǒng)中常用的耦合器件，也可以通過設(shè)計(jì)得到優(yōu)于傳統(tǒng)光纖的色散補(bǔ)償(如雙芯DCF)，但傳統(tǒng)雙芯光纖在制作上相對繁瑣，因而DCPCF集PCF設(shè)計(jì)靈活和傳統(tǒng)雙芯光纖兩者的優(yōu)點(diǎn)被提出。它的包層都是由規(guī)則網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)上的空氣孔結(jié)構(gòu)形成，兩個芯區(qū)可以由纖芯作為內(nèi)芯，規(guī)則網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)上的一圈孔的缺失或孔徑的減小作為外芯構(gòu)成(同軸芯DCPCF)，或者由呈對稱和不對稱分布的兩個空氣孔的缺失構(gòu)成兩芯(傳統(tǒng)DCPCF)。 目前已有制作DCP

4、CF的實(shí)驗(yàn)報(bào)道，對其展開的理論研究也大多采用光束傳播法(BPM)對其進(jìn)行仿真研究。鑒于時(shí)域有限差分(FDTD)方法具有通用性和適用性較強(qiáng)的優(yōu)勢，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在計(jì)算過程中能直接得到各電磁場分量在時(shí)域的值，便于分析PCF的傳輸特性。本文就采用FDTD方法，研究了同軸芯雙芯結(jié)構(gòu)的DCPCF的高負(fù)色散特性，同時(shí)著重對傳統(tǒng)DCPCF的模場分布、雙折射和耦合特性進(jìn)行了數(shù)值仿真分析，研究其結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化帶來的影響。通過本文對DCPCF結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)