带隙导光型光子晶体光纤的特性研究

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1、带隙导光型光子晶体光纤的特性研究重庆大学硕士学位论文(学术学位、)学生姓名：贺冯良指导教师：刘敏专业：通信与学科门类：工学副教授信息系统重庆大学通信工程学院二0～二年四月硼疑嬲鬻”徽篁嚣囊雌骓童耋鲔娩誉聚“藿％临群姊墙带潦辫StudyonCharacteristicsofBand——GapPhotonicCrystalFibersAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’SDegreeofEngineeringByHeFengliangSupervis

2、edbyAssoc．Prof．LiuMinMajor：CommunicationandInformationSystemCollegeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity，Chongqing，ChinaApril，2012麟戮潘5l磷i霆燃麟鬃萑，摹，：矗pE掣．崾～、p簸麟襄罐瓣浮冀r～P*●啦。瀣谤一鞋x一叁中文摘要摘要带隙导光型光子晶体光纤(简称带隙型光子晶体光纤)是在光子晶体的基础上发展起来的，不同于传统光纤通过全内反射来传导光，带隙型光子晶体光纤是通过带隙效应来导光的，这使得带隙型光子晶体光纤具有低损耗、色散可控

3、、非线性系数可调等许多优点和应用潜力。在带隙型光子晶体光纤中，带隙决定传输带宽，损耗决定光信号在光纤中的传输距离，而色散决定光信号在传输过程中的失真程度。本文从理论上研究了带隙导光型光子晶体光纤的带隙、损耗、色散等特性，为拉制该类光纤提供了理论基础，具有一定的指导意义。首先通过平面波展开法和时域有限差分法对带隙型光子晶体光纤的带隙进行研究，分析了作为光纤包层的光子晶体的晶格常数(即相邻的两个孔之间的距离)、包层孔径、填充比(∥人)、背景材料、包层栅格排列方式等因素对各种带隙型光子晶体光纤带隙的影响。其结果可运用于带隙型光子晶体光纤的传输带宽的设计，同时还可用于设计光滤波器等光信号

4、处理器件。其次通过全矢量有限元法着重对实芯带隙型光子晶体光纤的损耗进行研究，分析包层折射率柱的环数、填充LL(d／A)、折射率柱掺杂水平、空气孔包层对其损耗的影响，为设计低损耗实芯带隙型光子晶体光纤提供了理论依据。最后通过全矢量有限元法对正方形栅格的实芯带隙型光子晶体光纤(即全固带隙型光子晶体光纤)的色散进行研究，分析包层折射率柱直径d、高折射率柱间距人对其色散的影响，通过研究其结构参数对色散的影响，设计出一种零色散波长在1．55／“m的正方形栅格的全固带隙型光子晶体光纤，对全固带隙型光子晶体光纤在光通信网中的应用具有一定的借鉴意义。关键词：光子晶体，光子晶体光纤，带隙效应，有限

5、元法，平面波展丌法英文摘要ABSTRACTTheband—gapphotonicfibers(BPGFs)originfromthephotoniccrystals．Unliketraditionalfiberwhichguideslightbytotalinternalreflection，theBPGFsguidelightbyband-gapeffect．TheBPGFshavemanypotentialapplicationsbecauseofitsadvancedcharacterssuchaslowloss，manageabledisperison，controlab

6、lenonlinearity,etc．ForBPGFs，thebandwidthisdecidedbytheband-gap，thetransmissiondistanceisdecidedbythelossandthedistortionisdecidedbythedispersion．Theband—gap，lossanddispersionofBPGFsareinvestigatedinthethesis，whichwillprovidetheoreticalbasisfordrawingthisfiberandhaveimportantguidingsignificanc

7、e．Firstly,theband—gapoftheBPGFsisstudiedbyplanewaveexpansionmethod(PWEM)andFiniteDifferenceTimeDomain(FDTD)．Itanalyzestheeffectsofthestructurefactorstotheband—gapofBPGFssuchaspitch(八)，fibercladdingholediameter(力，fillingratio(d／A)，therefractiv