微納光纖的導(dǎo)波及遠(yuǎn)場特性研究.pdf

1、隨著器件設(shè)計理論和制備工藝技術(shù)的發(fā)展，微型化是電子和光子器件的重要發(fā)展趨勢，如今微電子和光電子器件的特征線寬或長度己經(jīng)達(dá)到了亞微米和納米尺寸。近年來，隨著低損耗微納光纖的成功制備，使得構(gòu)造微米乃至納米光子器件成為可能。微納光纖以其低傳輸損耗，大模場倏逝波和小尺度等特性，在光通信，光傳感等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
　　 本文首先介紹了微納光纖的制備及研究進展，然后概述了微納光纖器件的發(fā)展歷史，隨后對微納光纖的基本理論和方法進行了分

2、析研究，最終模擬研究了微納光纖的導(dǎo)波和遠(yuǎn)場特性。本文所做的工作如下：
　　 (1)根據(jù)光纖模式理論，從麥克斯韋方程出發(fā)，采用數(shù)值模擬的方法，對微納光纖的導(dǎo)波特性進行了分析，分別討論了微納光纖內(nèi)部及包層的模場和能量分布。結(jié)果表明，當(dāng)光纖直徑減少到一定值(如800 nm)時，模場彌散很厲害，微納光纖的大部分能量在包層中以倏逝波的形式傳輸，光纖的有效模面積可以超1000μm2。此種大模場特性在光纖傳感領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。
　

3、　 (2)利用衍射理論，對微納光纖的遠(yuǎn)場特性進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，通過縮小纖芯的直徑，可以獲得較大的遠(yuǎn)場分布面積。同時通過拉錐石英光纖，實驗驗證了微納光纖能夠有效的傳輸導(dǎo)波并將其輻射出去。這些理論分析對微納光纖的制備和特性分析具有一定的理論和實際意義。
　　 (3)運用微擾分析的方法計算復(fù)折射率光纖增益特性。通過求解出復(fù)折射率光纖復(fù)傳播常數(shù)，得到光纖的復(fù)數(shù)模折射率。對于階躍型的微納光纖，導(dǎo)出了包層為復(fù)折射率時增益的解析關(guān)系式。