正负介质复式晶格pbg-pcfs传输特性的研究

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1、南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要摘要随着互联网上出现了大量传输速率在数兆比特每秒的在线语言视频、高清晰宽带数字网络电视等新业务以及人们对信息数量及信息质量的需求，使得光纤通信在局域网、城域网及广域网中的作用变得越来越重要。迄今为止，商用的光纤通信系统的传输速率仍远远低于光纤本身的潜在容量，这是因为光纤中光信号的传输受两个重要因素的限制：损耗和色散，如何降低光纤的损耗及色散已经成为当前研究光纤的一个热点问题。光子晶体光纤是一种新型的光纤，理论上具有极低的损耗和平坦的色散，成为研究新型光纤的一个重要方向。本文讨论的

2、正负介质复式晶格光子晶体光纤(PBG—PCFs)就是一种新型光纤。众所周知，二维正方形结构的光子晶体光纤是不存在可用带隙的，而正方形结构相对三角形蜂窝型结构而言制作相对比较简单。通过在正方形结构的光子晶体光纤中周期性渗入负折射率介质(NIM)构成正负介质复式晶格PBG．PCFs来获得可用带隙，并对其传输特性进行研究是一个有意义的课题。本文首先提出正负介质复式晶格PBG—PCFs的结构，采用平面波方法研究复式晶格PBG．PCFs的传输带隙，在频域和时域上利用有限差分法研究复式晶格PBG．PCFs的损耗特性和色散特性

3、，并与传统的正方形结构PBG．PCFs和负折射率光子晶体光纤(N蹦．PBGFs)对比。研究结果表明：这种正负介质复式晶格PBG．PCFs具备传统正方形结构PBG．PCFs所没有的带隙导光效应，在损耗性能上比NIM．PBGFs更加具有优势。合理地选择填充率和纤芯半径，都能有效地降低正负介质复式晶格PBG—PCFs损耗、控制零色散点和色散曲线斜率。最后通过优化合理选择参数，提出一种性能良好的正负介质复式晶格PBG．PCFs以及讨论其在光通信系统中的潜在应用。关键词：光子带隙光纤负折射率介质复式晶格平面波法有限差分法损

4、耗色散南京邮电大学硕士研究生学位论文AbstractNowadays，manynewserviceswiththetransmissionratesofafeWMbit／ssuchasVoIPandIPrⅣemergingintelecommunicationnetwork，andincreasingdemandforthequantityandqualityofinformation，maketheopticalfibercommunicationsystemmoreandmoreimportantintheL

5、AN，MAN，andWAN．Todate，thetransmissionrateofcommercialopticalfibercommunicationsystemisfarbelowthepotentialcapabilityofopticalfiberitself．Itisbecausethoseopticalfibersarelimitedbytwoimportantfactors：lossanddispersion．Howtolowerthelossanddispersionofopticalfiber

6、hasbecomeahotpotissueoftheresearchonopticalfibers．PhotonicCrystalFibers(PCFs)isanewtypeoffiber,whichhaslowlossandflatdispersionandhasbecomeallimportantsubjecttoexplore．AcompoundlatticePBG—PCFscontainingPIM-NIMaltemantdiscussedinthepaperisanewtypeoffiber．Aswek

7、now,thephotoniccrystalfiberformedbyasquarelatticeCanbemoreeasilyproducedcomparedtothatformedbyatriangularorhoneycomblattice，althoughitdoesnotprovideusablebandgap．Therefore，itisofgreatpracticalmeaningstomakethiskindofphotoniccrystalfiberhaveusablebandgapbyinfi

8、ltratingnegativerefractiveindexmaterial(NIM)intoittoformthecompoundlatticePBG—PCFwithPIM-NIMalternant，andthefollowedresearchonitspropagationpropertiesisalsoverynecessary．Withthetwomateria