a軸向單晶光纖模式傳輸特性的理論研究.pdf

1、隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)單晶光纖的研究越來(lái)越深入。a軸向單晶光纖由于其較大的電光系數(shù)和非線(xiàn)性效應(yīng)，在外電場(chǎng)調(diào)制，全息存儲(chǔ)和光柵寫(xiě)入等方面有廣泛的應(yīng)用。人們對(duì) a軸向單晶光纖的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)方面，已經(jīng)生長(zhǎng)出質(zhì)量很好的a軸向單晶光纖，并對(duì)其性質(zhì)做了大量的研究。由于其理論計(jì)算非常復(fù)雜，故研究甚少。本文從理論上對(duì)a軸向階躍折射率單晶光纖傳輸模式的特征進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
　　從麥克斯韋方程出發(fā)，在弱各向異性的條件下，用微擾方法求解

2、了a軸向階躍折射率單晶光纖的電磁場(chǎng)方程。利用光纖的邊界條件，得到橫向電場(chǎng)分量的表達(dá)式和色散方程，數(shù)值模擬和分析了晶纖的色散關(guān)系和傳輸模式的結(jié)構(gòu)特征。發(fā)現(xiàn)晶纖傳輸模式的數(shù)量隨著歸一化頻率的增大而逐漸增多。當(dāng)歸一化頻率一定時(shí)，隨著歸一化相位常數(shù)的減小，弱各向異性a軸向階躍折射率單晶光纖的傳輸模式越來(lái)越遠(yuǎn)離線(xiàn)偏振的形式。
　　對(duì)于強(qiáng)各向異性 a軸向階躍折射率單晶光纖，在應(yīng)用更加精確的邊界條件的前提下，從僅存在 m階單一基元模式的情形出發(fā)

3、推導(dǎo)出晶纖的色散方程，分別對(duì)遠(yuǎn)離截止區(qū)、近截止區(qū)及導(dǎo)模區(qū)的色散方程進(jìn)行了討論，數(shù)值模擬和分析了晶纖的色散關(guān)系和模式特征。發(fā)現(xiàn)強(qiáng)各向異性 a軸向階躍折射率單晶光纖中傳輸?shù)?m階基元模式近似與線(xiàn)偏振模理論中的 m階線(xiàn)偏振(LPmn)模式相對(duì)應(yīng)。與 LPmn模對(duì)應(yīng)的 m階的基元模式并不是單值的，也就是說(shuō)同一線(xiàn)偏振模可能存在很多子模式，并且子模式的線(xiàn)偏振程度隨著歸一化相位常數(shù)b的變化而變化。
　　利用鈮酸鋰晶體的電光效應(yīng)，研究了a軸向鈮酸

4、鋰單晶光纖的色散關(guān)系和傳輸模式隨外加電場(chǎng)的變化。數(shù)值模擬和討論了外加電場(chǎng)后a軸向鈮酸鋰單晶光纖傳輸二階基元模式時(shí)的色散關(guān)系和模式特征。與外加電場(chǎng)前的情況進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)傳輸模式的數(shù)量及同一模式的截止頻率和|Ex|和|Ey|峰值的比值都隨外加電場(chǎng)發(fā)生變化。可以通過(guò)外加電場(chǎng)來(lái)控制模式的傳輸。
　　研究了基于 a軸向單晶光纖的電光調(diào)制器和光濾波器的模式傳輸特性。a軸向單晶光纖調(diào)制器與光纖激光器構(gòu)成全光纖化光發(fā)射模塊。在未加電場(chǎng)時(shí)，晶纖中只