太赫兹微结构传输光纤的设计与应用研究

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1、单位代码：10293密级：公开专业学位硕士论文论文题目：太赫兹微结构传输光纤的设计与应用研究学号1211033006姓名顾达导师施伟华副教授专业学位类别工程硕士类申请型全日制专业申请（领域）光通信与光信息处理论文提交日期二〇一四年二月万方数据StudyonthedesignandapplicationofterahertzmicrostructureopticalfiberThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDeg

2、reeofMasterofEngineeringByGuDaSupervisor:Prof.ShiWeihuaFebruary2014万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有

3、不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：

4、____________日期：_____________万方数据摘要太赫兹(THz)波是一种电磁波，它的频率在0.1~10THz之间，它处于微波毫米波与红外线之间。太赫兹波有传输速率高，信噪比高，频率极宽，安全性高，穿透性好等特性，这些特性都使得其具有非常重要的学术和应用价值。然而在现有的很多实验过程中，太赫兹波都是基于自由空间中传输的，其损耗是非常大的，而且太赫兹波的在自由空间传播时传播方向不易控制，为了克服这些缺陷，对太赫兹波导进行研究就有非常重要的意义。光子晶体光纤在结构和材料的选择上有很大的灵活性，能够实

5、现在较宽的频率范围内低损耗、低色散、单模传输，这相对于其他波导有很大的优势，适合应用在太赫兹波段。本文提出了一种适用于太赫兹波段的光子晶体光纤，运用全矢量有限元法对太赫兹光子晶体光纤进行数值计算。通过改变孔间距，孔径大小等参数对所设计光纤的传输特性进行了研究和分析。结果表明：当孔间距逐渐变大时损耗逐渐减小，且在Λ=220μm时损耗达到极值；当第一次层孔径逐渐增大时损耗逐渐减小，且在d1=160μm时损耗达到极值；当改变孔间距时，色散平坦度的影响不大；当第一层孔径逐渐变大时，同一波长下的色散值逐渐变大。综合考虑，

6、当频率范围是2.1-2.3THz，Λ=220μm，d1=160μm，d2=210μm或者d2=220μm，d3=180μm，2d4=200μm的情况下得到损耗低于0.06dB/km，色散斜率为0.6ps/(nm·km)，色散值在0.2ps/(nm·km)到0.27ps/(nm·km)，可实现长距离、高性能THz波传输。利用Zemax软件对太赫兹源耦合进本文所设计太赫兹波光子晶体光纤进行了设计和仿真，得到了理论上的最大耦合效率可以达到80.07%，最后给出了太赫兹波导传输系统的系统图，对系统各组成部分的损耗进行分析

7、并估算总损耗。关键词:太赫兹、光子晶体光纤、全矢量有限元法、低损耗、平坦色散、透镜耦合I万方数据AbstractTerahertz(THz)waveisanelectromagneticwave,itsfrequencyisbetween0.1THzand10THz,it’sinacertainconditionthatbetweenmicrowavemillimeterwaveandinfraredray.TherearemanycharacteristicsofTHzwave.Suchas:thehightr

8、ansmissionrate,highsignal-to-noiseratio,verywidefrequency,highsafety,strongpenetratingpowerandsoon.Thesefeaturesmakeithaveveryimportantacademicandapplicationvalue.Butintheprocessofmanyoft