学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

全固态保偏光子晶体光纤及其功能器件

作　者: 毛栋
导　师: 关春颖
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 光学工程
关键词: 光子晶体光纤 保偏光纤 单偏振 耦合器 偏振分束器
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 91次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


与传统的保偏光纤相比,保偏光子晶体光纤温度稳定性好,具有更强的偏振态稳定传输和控制能力,可以有效的排除偏振模色散,稳定光器件的工作,在未来的全光网络,光纤陀螺、光纤传感、可调谐光纤激光器和偏振态控制器件等领域将起着重要作用。随着多芯光子晶体光纤的出现和发展,国内外涌现出许多多芯光子晶体光纤功能器件的研究,将各种有源、无源器件集成到光子晶体光纤,可以极大减小器件的尺寸和重量,更易于光学器件在光纤中的集成,同时避免了各个可动部件之间由于装配、固定和调整带来的变化和不一致,提高纤维集成器件的性能和温度稳定性。但是全硅光子晶体光纤在拉制和熔接的过程中容易产生气孔塌陷和结构变形,利用全固态的光子晶体光纤设计的保偏光子晶体光纤和多芯光子晶体光纤功能器件可以有效的避免上述的问题,为此,本文利用全固态光子晶体光纤设计和分析了几种单偏振光纤和光纤功能器件。第一章介绍保偏光纤的发展历程,光子晶体光纤、保偏光子晶体光纤、全固态光子晶体光纤及光子晶体光纤功能器件的发展历程及国内外的研究动态,以及他们的优缺点。第二章首先简要介绍一些目前分析光子晶体光纤的数值算法,之后主要介绍本文使用的全矢量有限元法和全矢量光束传播法。包括有限元法的发展历程、计算步骤和基本原理,完美匹配层及其基本原理；光束传播法的发展历程及其计算原理。第三章使用全矢量有限元法设计并分析了方阵结构和三角阵列结构的全固态单偏振光子晶体光纤,分析表明,方阵结构的单偏振光子晶体光纤的近最大单偏振带宽为137nm,而三角阵列结构的单偏振光子晶体光纤的近最大单偏振带宽为238nm,因此三角阵列结构的单偏振光子晶体光纤具有更优异的单偏振特性。之后分析了一种改进结构的全固态单偏振光子晶体光纤的单偏振特性,并给出它的色散特性、约束损耗和有效模场面积。分析表明,该光子晶体光纤单偏振带宽达672nm,另外,利用该结构也可以设计出双折射值高达10-2的光子晶体光纤。第四章首先结合使用全矢量有限元法和光束传播法设计和分析了一种改进结构的全固态1×4光子晶体光纤耦合器,该光子晶体光纤耦合器的结构较简单,因此可以预知其对制造工艺要求较低。之后分别基于多模干涉原理和模态拣选效应设计了两种偏振分束器,分析表明前者具有较高的消光比,而后者具有较宽的工作带宽。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-24
  1.1 引言  10
  1.2 国内外研究动态  10-22
    1.2.1 传统保偏光纤  10-12
    1.2.2 光子晶体光纤  12-17
      1.2.2.1 折射率导光型光子晶体光纤  13-15
      1.2.2.2 光子带隙型光子晶体光纤  15-17
    1.2.3 保偏光子晶体光纤  17-19
    1.2.4 全固态光子晶体光纤  19-21
    1.2.5 光子晶体光纤功能器件  21-22
  1.3 本论文的研究内容  22-24
第二章 光子晶体光纤的数值建模  24-34
  2.1 结合完美匹配层的矢量有限元方法  24-30
    2.1.1 矢量有限元方法  25-26
    2.1.2 完美匹配层  26-30
  2.2 全矢量光束传播法  30-32
    2.2.1 近轴标量光束传播法  30-31
    2.2.2 全矢量光束传播法  31-32
    2.2.3 数值解和边界条件  32
  2.3 本章小结  32-34
第三章 全固态保偏光子晶体光纤  34-48
  3.1 方阵结构的全固态单偏振PCF  34-38
  3.2 三角阵列结构的全固态单偏振PCF  38-41
  3.3 改进结构的全固态单偏振PCF  41-47
    3.3.1 单偏振特性  42-44
    3.3.2 色散特性  44-45
    3.3.3 约束损耗  45-46
    3.3.4 有效模场面积  46-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章 全固态光子晶体光纤功能器件  48-66
  4.1 全固态1×4光子晶体光纤耦合器  48-56
  4.2 全固态光子晶体光纤偏振分束器  56-65
    4.2.1 基于多模干涉效应的全固态光子晶体光纤偏振分束器  56-59
    4.2.2 基于模态拣选效应的全固态光子晶体光纤偏振分束器  59-65
  4.3 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-75
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  75-76
致谢  76

相似论文

  1. 井下数据电磁感应传输方法的研究,TE928
  2. 永磁磁力耦合器结构与特性研究,TH139
  3. 基于光纤非线性效应的全光逻辑门的研究,TN253
  4. 基于高双折射光子晶体光纤环镜梳状滤波器研究,TN713
  5. 硅基集成光栅耦合器及其偏振无关特性研究,TN622
  6. 基于光子晶体光纤光栅的谱特性及其传感应用研究,TP212
  7. 高双折射光子晶体光纤应用于传感的研究,TP212
  8. 多种缺陷对红外光子晶体光纤性能影响的研究,TN253
  9. 永磁磁力耦合器设计与关键技术研究,TN622
  10. 应用于多波束阵列天线的Butler阵的研究,TN820
  11. 特种光纤光栅多参量传感及应用研究,TP212.14
  12. 360°电调移相器的设计与优化,TN623
  13. 宽带高平坦度高方向度定向耦合器的设计研究,TN622
  14. 光子晶体光纤合束器的制作研究,TN253
  15. 微波通信系统中小型化混合环研究,TN925
  16. 光纤陀螺偏振误差及关键器件的研究,TN253
  17. 双光纤光栅传感器的研究,TN253
  18. 基于声光偏转效应的载频相干探测系统的研究,TN011
  19. 光子晶体光纤与普通单模光纤的熔接,TN253
  20. 光子晶体光纤选择性空气孔塌缩技术研究,TN253
  21. 拉锥光纤的特性和应用研究,TN253

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 波导光学与集成光学 > 光纤元件
© 2012 www.xueweilunwen.com