新型光子晶体光纤的设计与传感应用.pdf

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1、新型光子晶体光纤的设计与传感应用DESIGNOFNOVELPHOTONICCRYSTALFIBERANDSENSINGAPPLICATl0NS作新型光子晶体光纤的设计与传感应用摘要光子晶体光纤是一种新型光纤，和传统光纤相比，其具有许多独特的特性，如高双折射，单偏振单模，无休止单模，奇特色散，高非线性，大模面积等，因此近年来引起了人们的广泛关注，特别是其高双折射特性，由于其在光纤通信，光纤传感，光纤激光器，光纤滤波器等方面上的重要应用，最近成为人们研究的热点之一。本文主要介绍了光子晶体光纤概念，特性，研究背景及发展现状。设计了三种结构的光子晶体光纤，并对它们的基本特性如双折射，损耗等进行

2、了数值模拟研究。论文主要包括以下几个部分：首先是绪论部分，介绍了光子晶体光纤的概念，特性及其研究意义与最新进展其次，介绍了光子晶体光纤数值模拟计算原理及其计算方法再次，设计了一种新型基于椭圆孔包层和微型双孔纤芯的新型高双折射光子晶体光纤，通过在纤芯引入亚波长尺寸微型双孔结构阵列，分析了该型光子晶体光纤的双折射特性和色散特性，详细介绍了该光子晶体光纤在不同的椭圆率，椭圆归一化面积，微型双孔孔径，两+TL之间间距的情况下双折射和限制损耗随波长的变化曲线。模拟结果表明通过同时在包层和纤芯引入非对称性结构，获得了较高的双折射和极低的限制损耗。三次，设计了基于三孔单元型的新型高双折射光子晶体光纤

3、，通过与椭圆型和双孔型光子晶体光纤的比较，研究了其双折射，损耗及归一化模面积特性。本部分还探讨了三孔单元中间4,TL尺寸对光子晶体光纤双折射的影响。然后，设计了一种新型双芯传感光纤，介绍双芯光纤的模耦合理论以及传感机制，研究了双芯光纤的折射率传感特性。最后，总结与展望，介绍了本论文的一些主要成果，以及拟下一步要开展的工作。关键词：光子晶体光纤；有限元法；高双折射；限制损耗；双芯光纤；模耦合；DESIGNOFNOVELPHOTONlCCRYSTALFIBERANDSENSINGAPPLICATIONSABSTRACTPhotonicCrystalFiber(PCF)isanewtypeo

4、fopticalfiber．Becauseofitsuniqueopticalpropertiessuchashighbirefringence，single-polarization-single-mode，endlesssinglemode，specialdispersioncharacteristics，highnonlinearity，largemodeareaandSOon．comparedwitllconventionalfibers．PCFhasbecomemoreattractiveinrecentyears．Specially,birefringence，whichh

5、aspotentialinapplicationsofopticalfibercommunications，fibersensors，fiberlaser,andfiberfilters，hasbecomeoneoftheresearchfocuses．Thispaperhasintroducetheconcept，features,researchbackgroundandcurrentdevelopmentofPCF,aswellasthesensingapplicationsofPCF．ThreekindsofstructuresofPCFaredesignedandsomeba

6、siccharacteristicofPCF,suchasbirefringence，confinementlossandSOon，arenumericalstudied．Thecontentoftheoriginalpaperarelistedasfollow：Firstly,ithasintroducedtheconcept，features，researchbackgroundandcurrentdevelopmentofPCESecondly，itshowedthenumericalsimulationprincipleandcalculationmethodThirdly,a

7、novelhighlybirefringentphotoniccrystalfiber、衍tllellipticalairholesinthefibercladdingandarraysofsubwavelengthdouble—holeunitsinthefibercoreWasproposed．DispersionandbirefringencepropertyoftheproposedPCFsWasinvestigated．Thecurv