亞波長直徑光纖波導(dǎo)特性研究.pdf

1、微電子學(xué)、光電子學(xué)和光子學(xué)是現(xiàn)代光通信和光傳感產(chǎn)業(yè)的支柱。隨著器件設(shè)計理論和制備工藝技術(shù)的發(fā)展，以及對器件工作性能、集成度和能量消耗等要求的提高，微電子和光電子器件的特征線寬或長度已經(jīng)達(dá)到了亞微米和納米尺寸。在網(wǎng)絡(luò)通信的信息傳遞材料中，光纖被公認(rèn)為是現(xiàn)今通信帶寬最大的傳輸介質(zhì)。在過去30年間，介質(zhì)光波導(dǎo)的線寬或直徑已經(jīng)從毫米量級發(fā)展到微米量級，大大促進(jìn)了其在光子器件，如光通信、光傳感、光功率傳輸系統(tǒng)等中的應(yīng)用。近年來，已經(jīng)成功制備出亞微

2、米和納米直徑的光纖(下文統(tǒng)一稱為微納光纖)，它們可以用來構(gòu)造未來的微米乃至納米光子器件。其中，波導(dǎo)特性的研究是其應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文運(yùn)用電磁場計算方法，對亞波長直徑光纖及其陣列的波導(dǎo)特性進(jìn)行了較詳細(xì)的研究，獲得了具有一定學(xué)術(shù)價值和實(shí)際意義的創(chuàng)新性結(jié)果。 理論建模并分析了單根亞波長直徑實(shí)芯和空芯光纖的波導(dǎo)特性。通過合理調(diào)整光纖參數(shù)，亞波長直徑實(shí)芯和空芯光纖均具有大的倏逝波模場。結(jié)果表明，亞波長直徑空芯光纖外包層中具有強(qiáng)的倏逝波模場，中

3、空纖芯具有增強(qiáng)的強(qiáng)度分布；改變中空纖芯的大小，可以控制中空纖芯及外包層的模場分布及光纖的波導(dǎo)色散。此種亞波長直徑空芯光纖在原子光學(xué)和光纖傳感等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。 研究了多根亞波長直徑光纖的耦合特性及模場整形能力。利用亞波長直徑光纖的大倏逝波模場特性，結(jié)合時域有限差分方法，數(shù)值模擬了多根亞波長直徑實(shí)芯和空芯光纖的耦合特性及其模場整形能力。結(jié)果表明，多根亞波長直徑實(shí)芯和空芯光纖均可以有效耦合。這一特性表明多根亞波長直徑光纖可應(yīng)