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《光子晶体光纤模式的简并特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第0’卷第(期"$$%年(月物理学报S:7,0’，R:,(，T9<>，"$$%!$$$3’"I$J"$$%J0（’$(）J!-0(3$(L*ML)NOPQ*LPQRQ*L!"$$%*A6<,)A@F,P:B,!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光子晶体光纤模式的简并特性研究!）"）#!）!）!）任国斌王智娄淑琴简水生!（）北京交通大学光波技术研究所，北京!$$$%%）"（）河北大学物理科学与技术学院，保定$&!$$"）（"$$’年(月(日收
2、到；"$$’年!$月’!日收到修改稿）应用光子晶体光纤（)*+）的全矢量模型，根据对称性分析，按照最小波导扇面及相应的边界条件，将)*+中的模式进行了分类，并将)*+中的模式类比阶跃光纤来命名,分析表明，)*+中的模式或者为非简并的，此时能够反映波导结构对称性；或者为简并对，必须二者组合才反映波导结构的对称性,当简并对中的两个模式都具有与)*+波导结构相同的对称性时，简并将被击破而形成两个非简并模,关键词：光子晶体光纤，模式，简并!"##：%"-$.，%"&$/，%""01［!’］阶模的报道,因此研究)*+中的模式特征，如模!C
3、引言式的分类，简并等特性具有重要的意义,本文应用［!%］)*+的全矢量模型，由波导中模式的对称性分析光子晶体光纤（DA:E:<6BB=@FE57G6;>=，)*+）又称出发，按照最小波导扇面上相应的边界条件，将)*+为微结构光纤（46B=:FE=9BE9=>HG6;>=）或多孔光纤中的模式分为简并与非简并的模式类型,并将)*+［!］中的模式按照阶跃光纤中的矢量模式命名,（A:7>@G6;>=）,自!II(年)*+问世以来，由于其独特的光学性质而备受关注,目前)*+已广泛应用于光通信与光电子学的前沿研究，一些基于)*+的无源、有源
4、器件业已出现，如基于)*+的偏振控制器，传感器，光纤光栅，结构型可调谐滤波器，高功率光子晶体光纤激光器，包层抽运大有效面积光纤激光［"—0］器等,目前，光子晶体光纤的制造工艺发展非常迅速，［(］)*+的损耗已经降到了$C’&H1JK4，已接近实用图!)*+横截面示意图化,随着)*+制造技术的发展，对)*+传输特性的［&—!!］研究也逐步深入,现有的理论方法及模型有等效折射率模型，平面波法，有限元法，本地正交函数"C)*+的全矢量模型法，以及最近的束传播法（;>54D=:D585E6:<4>EA:H）和多极法（497E6D:7>4
5、>EA:H）,在标量近似下，)*+中的以最为常见的三角格子)*+为例，图!为空气偏振特性被忽略，当研究)*+中的高阶模或偏振特孔呈三角结构排列的全内反射光子晶体光纤的横截性时，就需要考虑波动方程中的矢量项,面示意图,图中)*+的中心区域的空气孔被石英基当空气孔的填充因子足够大时，)*+在可见或质材料代替而形成的导模区域（即)*+的纤芯）,通近红外波段为多模传输,这将会导致模间相位匹配常用孔距!和孔径孔距比!J!来表征)*+的结构,［!"］非线性过程，此外已有)*+中产生紫外波段的高假设)*+（图!）沿纵向（传播方向）均匀，其模式
6、#234567：89:;6<=>
7、传播常数!!，即为不同的模式，序号!就将模式电场的表达式（&）代入矢量波动方程，可得到是:;<中的模式序号(这样就求得了各阶模式的传横向模式电场&（"，#），&（"，#）的耦合波动方播常数和相应的模场分布("#［&)］程!**8?对称性分析(***(*)"",-(",-(，+%!!"’&"!%(&""&#)"""""#!**根据群论，波导结构的对称性决定了其中传播(***(*)"",-(",-(+%!!"’&#!%(&""&#)("#"""#模式的许多重要特征［&@］，如模式类别，简并，及模式（*）电磁场的方位角对称性(根据模式
8、电磁场的方位角为了解方程（*），将电场用.#/01+#23456614-函对称性，可以确定一个相应的最小波导扇面，结合适数展开，即当的边界条件，通过计算这个最小波导扇面中的电)%&"磁场分布，利用对称性即可得到整个波导横截面的&（""，#）!!#*$+（*"）$
