含薄介电层微纳光纤传输特性的理论的研究

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1、———————'●-_o'含薄介电层微纳光纤传输特性的理论研究摘要微纳尺度的光子器件在光通信、光传感、光功率传输系统等领域具有广泛的应用前景。微纳光波导是微纳光子器件的基本组成部分，是目前光子学领域的研究热点之一。微纳光纤是一种典型的微纳光波导，因制备简单、损耗低而受到越来越多的关注。微纳光纤的突出优点之一是其倏逝场可以很强。因此，微纳光纤在光传感器、光耦合器等领域具有巨大应用潜力。另外，微纳光纤的波导色散是常规光纤的千倍以上，在光通信等领域具有潜在应用。而且，通过调控和优化参数，微纳光纤的色散和模场特性可以调谐。本文首先介绍了微纳光纤的研究背景及论

2、文的结构，随后概述了微纳光纤的基本理论和方法，最后重点讨论了不同的各向同性、各向异性薄介电材料对微纳光纤模场和色散等的影响。本文所做的主要工作如下：(1)基于光纤模式理论，重点数值研究了含有各向模场特性，尤其是薄介电层厚度和折射率对模场和能流介电薄层的引入对微纳光纤纤芯和薄介电层中的模场特中的模场有较大影响。深入研究含有薄介电层的微纳光纤的制备及应用具有重要的参考价值。(2)基于光纤模式理论，数值研究了含有各向异性和色散特性。结果表明，各向异性薄介电层对微纳光纤影响。随着介电层厚度的增加，包层中的能流密度降低，而且，纤芯折射率对波导色散的影响较大，介

3、电层厚度与含有各向同性薄介电层的微纳光纤相比较，各向异性色散产生的影响较大。关键词：微纳光纤；模场；薄介电层；能流密度II硕Jj学位论文AbstractSubwavelength-diameteropticaldevicesarewidelyappliedinopticalcommunication，opticalfibersensing，opticalpowerdeliverysystemandSOon．Nanowireisthemaincomponentofthesubwavelength．diameteropticaldevice．Itisth

4、ehotpointofthephotonicsresearchrealmrecently．Micro／nanofiberisthetypicalkindofnanowire．Itattractsmoreandmoreattentionbecauseofitslowloss．andsimplepreparation．Strongevanescentfieldisitsoutstandingadvantage．Thiswireexhibitsgreatpotentialforavarietyofapplications，suchasopticalfibe

5、rsensing，opticalcoupling．Previousworkhasshownthatmicro／nanofiberprovidestheopportunityforobtainingwaveguidedispersiononeormoremagnitudeslargerthanthoseofconventionalwaveguides．Basedonreasonabledesign，themicro／nanofiberofhighdispersionshowsgreatpotentialapplicationinopticalcommu

6、nicationandSOon．Minimumregulationandoptimizationofitsparametersmayleadtothetuningfordispersionandmodalfield．Atfirst，thethesispresentsthebackgroundinstudyingthemicro／nanofiberandthestructureofthethesis．Next，itsummarizesthebasictheoriesandmethodsoftheresearch．Finally,thethesisfoc

7、usesontheelectromagneticwavepropagationcharacteristicsofbothisotropicanduniaxialthinindexdielectriccoatedmicro／nanofiber,themodalfieldandwaveguidedispersionhavebeendiscussed．Themainachievementsofthisworkconsistoffollowingaspects：(1)BasedonexactsolutionsofMaxwell’Sequationsofa3．

8、1ayerstructuredcylindricalwaveguide，theelectromagnetic