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传统光纤及光子晶体光纤偏振与磁光特性研究

作　者: 李永安
导　师: 白晋涛
学　校: 西北大学
专　业: 光学
关键词: 偏振磁旋光磁光调制传统光纤光子晶体光纤限幅效应频率补偿效应
分类号: TN253
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

光纤技术是信息技术领域的重要前沿，光纤中偏振及磁旋光效应具有重要的理论和实际意义。光纤中偏振及磁旋光效应的研究对于光纤通信技术、光纤传感技术等各个方面，都具有重大的价值和影响。本文介绍了作者在攻读博士学位期间，所进行的关于传统光纤中偏振及磁旋光效应、光子晶体光纤中偏振及磁旋光效应以及磁光调制等方面的研究工作。论文的主要内容如下：1．介绍了传统光纤及光子晶体光纤中偏振特性的研究意义，回顾和介绍了光纤磁旋光特性的研究进展和研究现状，介绍了磁光调制的研究进展和研究现状。2．介绍了传统光纤中偏振及磁旋光的研究历史和有关理论，传统光纤中偏振及磁旋光的应用现状和应用前景；从理论上讨论了多模渐变折射率光纤的偏振问题，并运用传统的消光法，结合温度特性和光谱特性的考查，对多模渐变折射率光纤的偏振效应进行了研究。运用基于磁光调制原理的倍频法，并结合利萨如图形方法，对几种可见波段单模阶跃折射率光纤的偏振效应、磁旋光效应做了考查和研究。发现了入射光为小角度快速旋转的线偏光时，单模光纤偏振特性的频率补偿效应，并对其进行了初步的讨论。3．介绍了光子晶体光纤的概念和特性，光子晶体光纤的理论研究的发展，光子晶体光纤的应用现状和应用前景，以及光子晶体光纤中偏振特性的有关研究工作。运用基于磁光调制原理的倍频法，结合利萨如图形方法，并通过温度特性和光谱特性的考查，对高非线性光子晶体光纤的偏振效应、磁旋光效应进行了实验研究。在分析高非线性光子晶体光纤及传统单模光纤有关特性的基础上，提出了磁光材料大模场光子晶体光纤的概念。4．介绍了磁光调制的基本概念，根据磁光调制原理并结合利萨如图形方法，对正弦波、三角波、锯齿波及方波磁光调制进行了计算机模拟，其中特别就入射光为部分偏振光的正弦波磁光调制的有关特性进行了模拟；在计算机模拟的基础上，对两种典型的磁光调制—正弦波及方波磁光调制进行了实验研究。根据计算机模拟结果，讨论了正弦波磁光调制的小角度近似问题，得出了小角度近似是正弦波磁光调制的前提，但在正弦波磁光调制用于偏振角度检测时，可不必严格遵守小角度条件的结论。根据计算机模拟和实验研究的结果，对正弦波及方波磁光调制进行了比较分析，得出了方波磁光调制具有较大的应用价值和良好的应用前景的结论。在实验中发现了正弦波磁光调制和方波磁光调制的限幅效应，并对其进行了初步的讨论。5．研究了三种可见波段单模阶跃折射率光纤及高非线性光子晶体光纤作为磁光调制介质的有关特性。讨论了多模渐变折射率光纤、可见波段单模阶跃折射率光纤及高非线性光子晶体光纤作为磁光调制介质的可能性及优缺点。对磁光调制的限幅效应进行了总体的分析和讨论。6．对光纤中偏振及旋旋光的理论与技术研究进行了展望，特别对光子晶体光纤中偏振及旋旋光的理论与技术研究进行了展望。对磁光调制的研究方向及前景作了分析。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-23
  1.1 光纤中偏振特性的研究意义及研究进展  11-13
  1.2 光纤中磁致旋光的研究进展  13-15
  1.3 磁光调制的研究进展  15-17
  1.4 本论文研究工作介绍  17-20
  参考文献  20-23
第二章传统光纤中偏振及磁旋光的研究  23-64
  2.1 光的偏振与磁旋光  23-37
    2.1.1 光偏振原理  23-25
    2.1.2 光偏振技术的应用  25-28
    2.1.3 磁致旋光原理及应用  28-37
  2.2 光纤中光的传播  37-41
    2.2.1 光纤中的波动方程  39-40
    2.2.2 光纤中的模式场  40-41
  2.3 光纤中的偏振与磁旋光  41-49
    2.3.1 单模光纤偏振特性的描述  42-43
    2.3.2 弱导光纤的线偏振模近似与微扰耦合模方程  43-44
    2.3.3 微扰光纤中的本征模  44-45
    2.3.4 理想圆单模光纤中的法拉弟效应  45-49
  2.4 传统光纤中偏振及磁旋光的实验研究  49-62
    2.4.1 多模渐变折射率光纤的偏振特性  49-55
    2.4.2 多模渐变折射率光纤的磁旋光特性  55-57
    2.4.3 可见光单模阶跃折射率光纤的偏振特性  57-61
    2.4.4 可见光单模阶跃折射率光纤磁旋光特性  61-62
  本章小结  62
  参考文献  62-64
第三章光子晶体光纤中偏振及磁旋光的研究  64-86
  3.1 光子晶体与光子晶体光纤  64-68
    3.1.1 光子晶体光纤的结构及导光机制  65-66
    3.1.2 光子晶体光纤的特性  66-68
  3.2 光子晶体光纤的理论研究及应用  68-72
    3.2.1 光子晶体光纤理论研究与数值模拟方法  68-70
    3.2.2 光子晶体光纤的应用  70-72
  3.3 光子晶体光纤的模场与偏振特性  72-75
  3.4 光子晶体光纤偏振及磁旋光的实验研究  75-80
    3.4.1 高非线性光子晶体光纤的偏振特性  76-79
    3.4.2 高非线性光子晶体光纤的磁旋光特性  79-80
  本章小结  80-81
  参考文献  81-86
第四章磁光调制研究  86-107
  4.1 磁光调制的基本概念  86-87
  4.2 磁光调制的模拟  87-96
    4.2.1 正弦波磁光调制  87-91
    4.2.2 三角波磁光调制  91-92
    4.2.3 锯齿波磁光调制  92-94
    4.2.4 方波磁光调制  94-95
    4.2.5 四种磁光调制的比较  95-96
  4.3 正弦波与方波磁光调制的实验研究  96-101
    4.3.1 正弦波磁光调制实验研究  96-99
    4.3.2 方波磁光调制实验研究  99-101
  4.4 磁光调制有关问题的讨论与分析  101-105
    4.4.1 关于正弦波调制幅度的小角度近似的讨论  101-102
    4.4.2 关于利萨如图形方法的讨论  102-104
    4.4.3 正弦波与方波磁光调制的比较与讨论  104-105
  本章小结  105
  参考文献  105-107
第五章传统光纤及光子晶体光纤作为磁光调制介质的研究  107-116
  5.1 多模渐变折射率光纤  107-108
  5.2 可见光单模阶跃折射率光纤  108-111
  5.3 高非线性光子晶体光纤  111-112
  5.4 三类光纤作为磁光介质的比较与讨论  112-113
  5.5 关于磁光调制限幅效应的讨论与分析  113-114
  本章小结  114
  参考文献  114-116
第六章总结与展望  116-121
  6.1 本论文研究工作的总结  116-118
  6.2 有关研究工作的前景与展望  118-121
攻读博士学位期间论文发表情况  121-122
致谢  122

传统光纤及光子晶体光纤偏振与磁光特性研究

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