光子晶体光纤色散特性及应用的研究(光学工程专业优秀论文)

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1、南京Illl_j'12人学颁?I：研究生学位论义摘要摘要随着三重播放、视频点播和高速互联网接入等业务的同益增长，加之国内3G移动通信时代的到来，接入层面的提速，传输网的带宽消耗呈几何级数增长，光纤通信网正向超高速、大容量的方向发展，并逐步向全光网络演进。然而在传统的光纤通信网中，传输介质光纤本质上受到损耗、色散和非线性效应三大因素的限制，使得网络容量的进一步提高、网络性能的进一步提升越来越困难，人们开始寻求研制新型光纤以取代常规光纤。本文分析的带隙效应光子晶体光纤(PBG．PCF)就是其中的一种。

2、PBG．PCF具有独特的几何结构，使得光子晶体光纤能以特殊的机理——光子带隙效应导光、可控的波导色散特性、理论上极低的损耗和非线性效应。PBG．PCF表现出作为光网络传输介质的巨大潜力，近年来引起了人们极大的关注，成为研究的热点。本文首先采用平面波法(PWM)和时域有限差分法(FDTD)这两种数值方法，分别对PBG．PCF的导光特性、缺陷态、色散特性进行了理论分析。在分析PBG．PCF导光特性的时候，除了考虑结构参数的影响，还特别分析了材料折射率的影响。然后根据色散特性的理论分析，设计了理想结构的

3、近零平坦色散PBG．PCF。由于理想结构的PBG．PCF的制作比较困难，提出了一种改进结构的PBG．PCF，数值结果表明这种改进结构的PBG．PCF也能得到较低的平坦色散特性。最后对含负折射率材料的带隙效应光子晶体光纤(N蹦．PBGFs)的导光特性和全固体带隙效应光子晶体光纤(AS．PBGFs)的色散特性进行了初步的研究，仿真结果表明：设定合理的NIM．PBGFs参数可以得到较好的带隙结构，通过在传统的AS．PBGFs包层中引入更大尺寸的介质柱可以在带隙内部得到很大的正常色散和反常色散。关键词：带

4、隙效应光子晶体光纤平面波法光子晶体带隙时域有限差分法缺陷态色散特性知识水坝为您整理南京邮lU人学烦：l：研究生学位论义AbstractWiththeservicesoftripleplay，videoondemand(VOD)andhigh-speedIntemetaccessgrowing，withthecomingofthe3rdGenerationmobilecommunicationage，theacceleratingspeedoftheaccessstratum，therisingde

5、mandoftransmissionnetworkbandwidth，opticalcommunicationnetworkismovinginthedirectiontowardsultra—highspeed，highcapacityandgraduallyevolvestowardsallopticalnetwork(AON)．Butconventionalopticalfibersarelimitedbylosses，dispersionandnonlinearityessentially

6、，whichmakeithardtoimprovetheperformanceoftheconventionalopticalnetworks．Thusresearchershavebeguntodevelopnewfibers．Thephotonicbandgapphotoniccrystalfiber(PBG—PCF)whichwewillmainlydiscussedinthispaperisoneofthenewfibers．Ithasuniquestructures，whichleads

7、touniquemechanismoflight-guiding．WhileuniquemechanismOWesPBG-PCFsignificantproperties-controllabledispersion,verylowlossesandnonlinearityintheory．AllthesemakePBG-PCFpotentialtobeagoodchoiceasthemainmediumoftheopticalnetworkinfuture．Inrecentyears，peopl

8、earepayingmoreandmoreattentiontoPBG-PCF．Inthispaper,firstly,thepropertiesofair-guidinganddispersionofPBG—PCFarediscussed谢Ⅱlthecombinationoftheplanwavesmethod(PWM)andthefinite-difference-time-domainmcthod(FDTD)．Andthepropertiesofair-guidingandd