光子晶体光纤有效模面积测量技术的研究

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1、硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目光子晶体光纤有效模面积测量技术的研究作者姓名马利东学科专业电子科学与技术指导教师毕卫红2016年06月中图分类号：TN247学校代码：10216UDC：535.4密级：公开工学硕士学位论文光子晶体光纤有效模面积测量技术的研究硕士研究生：马利东导师：毕卫红申请学位：工学硕士学科专业：电子科学与技术所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2016年05月授予学位单位：燕山大学ADissertationinElectronicScienceandTechnologyRESEARCHONEFFECTIVEMO

2、DEAREAMEASUREMENTOFPHOTONICCRYSTALFIBERYanshanUniversity2016.06燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《光子晶体光纤有效模面积测量技术的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《光子晶体光纤有效模面积测量技术的研究

3、》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要光子晶体光纤(PCF)是一种具有高非线性、色散可控性、高双折射性、无

4、限单模特性等诸多优点的新型特种光纤，特别是作为核心器件已经成功应用于光纤陀螺、大功率光纤激光器、大功率光纤放大器等设备中。在这些应用中，光子晶体光纤参数中的有效模场面积是其中的重要参量。传统光纤有效模场面积的测量方法不能适应结构多变的光子晶体光纤，因此，本文立项对有效模场面积的测量技术进行研究。本文采用近场扫描法测量非圆纤芯光纤的模场面积，避开传统方法只能测量纤芯为圆形的模场直径的局限性，试图通过标准单模光纤来找到一种算法求取非圆纤芯PCF的有效模场面积。论文的主要内容包括：首先，对课题的研究目的和意义，光子晶体光纤的研究现状，其模场测量和存在的问题作了

5、简要介绍。介绍了传统光纤模场直径的测量方法以及适用范围。其次，为克服了非圆纤芯光纤模场直径测量的局限性问题，提出了采用近场扫描测量方法来测量光纤的模场面积的方法，并设计了实验方案与测量系统。再次，研究了光斑图像去噪的方法和效果，并通过OpenCV编写图像采集和处理程序，结合Matlab来计算有效模面积，同时介绍了三种计算模场面积的方法：传统计算模场直径的高斯拟合法；从模场面积的定义出发的二重积分法；CCD成像实时在线测量方法。最后，对三种光纤的模场进行了仿真，以作为实验观察参考；搭建模场面积测量实验系统，并对它们的模场面积进行测量实验研究：以康宁G.65

6、2标准单模光纤纤验证本文提出的测量方法的正确性，再以此方法来测量三角格子型PCF和双折射型PCF的模场面积。关键词：光子晶体光纤；近场扫描法；有效模面积；二重积分法；非圆纤芯-I-AbstractAbstractPhotoniccrystalfiberisakindofbrand-newfiberwithmultipleadvantages,includinghighnon-linearcharacteristic,colordispersioncontrollability,highbirefringence,andinfinitesingle-mod

7、echaracteristic.Inparticular,asakeycomponent,ithasbeenappliedtoopticalfibergyro,highpowerfiberlaser,andhighpoweropticalfiberamplifier,etc.Intheseapplications,effectivemodeareaisamajorparameteramongtheparametersofPCF.Thetraditionalmeasurementforeffectivemodeareainfiberisnotapplied

8、toavarietyofstructureofPCF,sothispaperha