全固光子带隙光纤易于分析、熔接、掺杂,在通信、传感等领域中都有着潜在应用,针对这种光纤的研究有着重要意义。本文首先阐述光子晶体光纤尤其是光子带隙光纤的发展、特点和应用并概述光纤光栅的相关背景；之后利用理论分析方法对全固光子带隙光纤的" />

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全固光子带隙光纤及其长周期光栅的理论和实验研究

作　者: 邰伯寅
导　师: 刘波；王志
学　校: 南开大学
专　业: 光学工程
关键词: 全固光子带隙光纤光子带隙紧束缚模型长周期光纤光栅高阶谐振波导阵列耦合模方程级联长周期光纤光栅对
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

光子带隙光纤的学位论文">全固光子带隙光纤易于分析、熔接、掺杂,在通信、传感等领域中都有着潜在应用,针对这种光纤的研究有着重要意义。本文首先阐述光子晶体光纤尤其是光子带隙光纤的发展、特点和应用并概述光纤光栅的相关背景；之后利用理论分析方法对全固光子带隙光纤的模式特性进行了分析；然后着重研究全固光子带隙光纤的超模、带隙基本性质以及基于全固光子带隙光纤的长周期光栅和级联长周期光栅对的耦合机理和传感特性。主要内容包括：1.理论设计了全固光子带隙光纤的带隙结构。首先利用紧束缚模型定性分析掺杂结构对全固光子带隙光纤带隙结构的影响；然后设计一种新的光纤结构,相比于传统的全固光子带隙光纤,其包层含有低折射率环和新的高折射率柱,并具有特殊的带隙结构；最后通过调整纤芯折射率,实现宽带无基模传输。此外,我们对不同光纤结构的泄漏损耗和抗弯特性进行比较,验证了带隙设计的有效性。2.利用二氧化碳激光点点写入技术在全固光子带隙光纤上成功写制长周期光栅；借助相位匹配公式确认高阶谐振的存在；基于耦合模理论建立了分析全固光子带隙光纤长周期光栅的理论模型,模拟光栅的传输谱,理论模拟和实验结果基本吻合；最后从理论和实验上分析光栅的温度响应特性。3.利用二氧化碳激光点点写入技术在全固光子带隙光纤上成功写制级联长周期光栅对,实现MZ干涉仪；从理论和实验上研究臂长对干涉条纹间距和对比度的影响,理论模拟和实验结果基本吻合；最后简单分析级联光栅对的温度响应特性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章引言  10-20
  第一节光子晶体光纤  10-14
    1.1.1 光子晶体光纤的发展  10-12
    1.1.2 光子带隙光纤的特点  12-13
    1.1.3 光子带隙光纤的应用  13-14
  第二节长周期光纤光栅  14-18
    1.2.1 长周期光纤光栅的发展  14-15
    1.2.2 长周期光纤光栅的写制方法与成栅机制  15-17
    1.2.3 长周期光纤光栅的应用  17
    1.2.4 基于光子晶体光纤的长周期光纤光栅的特点  17-18
  第三节本文的选题意义、研究内容及创新点  18-20
第二章光子晶体光纤的模式分析  20-26
  第一节光子晶体光纤的理论分析方法  20-21
  第二节全固光子带隙光纤的模式分析  21-25
  第三节本章小结  25-26
第三章全固光子带隙光纤的带隙设计  26-37
  第一节高阶带隙的产生及改进  26-31
  第二节宽带无基模传输全固光子带隙光纤的实现  31-32
  第三节高阶模式的损耗、抗弯及色散特性  32-35
  第四节本章小结  35-37
第四章基于全固光子带隙光纤的长周期光栅  37-53
  第一节耦合模方程及其在全固光子带隙光纤光栅中的应用  37-42
    4.1.1 耦合模方程的推导及其在光纤光栅中的应用  37-41
    4.1.2 基于全固光子带隙光纤的长周期光栅中的耦合模方程  41-42
  第二节长周期光纤光栅的写制、实验结果及高阶谐振  42-46
    4.2.1 长周期光纤光栅的写制  42-43
    4.2.2 实验结果  43-45
    4.2.3 高阶谐振  45-46
  第三节光栅耦合机理的深入分析  46-50
  第四节长周期光纤光栅的温度响应及理论分析  50-52
  第五节本章小结  52-53
第五章基于级联长周期光纤光栅对的MZ干涉仪  53-60
  第一节级联光栅对的写制及其干涉谱形  53-54
  第二节干涉谱形的理论分析  54-58
  第三节 MZ干涉仪的温度响应  58-59
  第四节本章小结  59-60
第六章总结与展望  60-62
参考文献  62-67
致谢  67-68
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  68-69

全固光子带隙光纤及其长周期光栅的理论和实验研究

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