光子晶體光纖制造工藝與特性的研究.pdf

1、光子晶體光纖自1996年問世以來得到了迅速發(fā)展，理論分析不斷完善，制造工藝不斷提高，新型光子晶體光纖的設計不斷出現(xiàn)，基于光子晶體光纖的應用也不斷涌現(xiàn)。 目前光子晶體光纖已成為當前世界范圍內光電子學領域的研究熱點。 本文對光子晶體光纖的理論進行了系統(tǒng)、深入的研究；并對光子晶體光纖的制造工藝和關鍵技術進行了詳細研究；對折射率導引光子晶體光纖的各種特性進行了理論分析和實驗研究。本文取得的研究成果如下： 1. 采用矢量光

2、束傳輸法和矢量有限元法兩種精度較高的方法作為研究光子晶體光纖的理論分析工具，在理論上詳細地分析了折射率導引光子晶體光纖的色散特性和非線性特性，與實驗測得的數(shù)據(jù)能較好的相符，印證了這兩種方法的正確性。 2. 對光子晶體光纖的制造工藝進行了深入研究，利用武漢長飛光纖光纜有限公司在光纖制造工藝的優(yōu)勢，采用毛細管堆積拉絲工藝制造了多種結構的光子晶體光纖，其中包括無截止單模光子晶體光纖、高雙折射光子晶體光纖、高非線性光子晶體光纖、色散補償

3、光子晶體光纖、色散平坦光子晶體光纖等一系列光子晶體光纖。 3. 詳細分析了光子晶體光纖的損耗特性，針對制造工藝對損耗的影響，對制造工藝提出了降低損耗的改進方法。其中，我們制造的無截止單模光子晶體光纖的損耗在1550nm 處可以達到0.4dB/km，這是我們拉制的損耗最低的一種光子晶體光纖。隨著制造工藝的不斷改進，其損耗將進一步降低。 4. 理論分析了光子晶體光纖的結構參數(shù)對其色散特性的影響。經(jīng)過理論模擬計算得出了結構參數(shù)

4、與色散特性之間的變化關系，在此基礎上設計了一種基于折射率導引光子晶體光纖的寬帶色散補償光子晶體光纖，能夠對標準單模光纖進行有效的寬帶色散補償。 5. 詳細研究了中心空氣孔光子晶體光纖的色散特性，尤其是引入的中心空氣孔對光子晶體光纖色散特性的影響。理論模擬計算得出了中心空氣孔的變化對色散影響的規(guī)律，在此基礎上設計了基于該結構的寬帶色散補償光子晶體光纖和超寬色散平坦光子晶體光纖。在理論研究的基礎上，拉制了中心空氣孔光子晶體光纖。對拉

5、制的這種光纖進行了一系列的測試，其色散補償特性的實驗結果與理論分析的結果能夠很好的相符，在1500～1625nm 范圍內能達到了-440～-480ps/(nm·km)。 6. 采用中心空氣孔光子晶體光纖結構設計了一種超寬色散平坦光子晶體光纖。這種超寬色散平坦光子晶體光纖，在1200～1600nm的帶寬內具有很低的色散值，并且具有極其平坦的色散特性。 7. 詳細研究了光子晶體光纖的非線性系數(shù)與結構參數(shù)之間的變化關系，為實際