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布拉格光纤的模式分析与求解

作　者: 刘道军
导　师: 李民权；廖同庆
学　校: 安徽大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 布拉格光纤全矢量有限差分法理想匹配层
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

Bragg光纤里的一维光子晶体包层具有宽角度、宽谱的光子带隙,这一特性丰富了带隙波导与微腔理论,使光子带隙的潜在控光功能得以充分发挥。本文利用包层光子带隙图,分析布拉格光纤不同于普通光纤的特殊导光机理,对模式进行合理的分类。采用全矢量的模型分析光纤中的全矢量模式,探索实现低损耗单基模(HE1,)传输,使布拉格光纤能够与常规单模光纤及光电子器件输出的线偏振类Gauss光斑耦合和兼容,从而拓展Bragg光纤的功能应用。主要工作如下：1.针对Bragg光纤的结构,考虑全矢量模型,求解基于一维全矢量有限差分法的复模式解,分析一维光子晶体带隙与结构参量的关系,阐释布拉格光纤的宽谱、宽角度带隙限光原理。针对Bragg光纤结构,考虑全矢量模型,得到电场或者磁场所满足的横向场分量耦合的方程。对于介质折射率的不连续处,应用严格的边界条件来处理。在此基础上,采用理想匹配层(PML, perfectly matched layer)作为数值吸收边界,得到基于一维全矢量有限差分法的复模式求解器。然后将其应用于Bragg光纤的模式求解和分析,绘制模式色散曲线以及模式谱图,利用包层光子带隙图,分析Bragg光纤不同于普通光纤的特殊导光机理。2.分析带隙内模式截止对光纤传输状态的影响,确定单基模(HE11)传输的实现条件。分析传输带宽和光纤结构参量的关系,分析研究宽带单基模Bragg光纤的设计原则,探索实现1550 nm波段单基模的大带宽传输。单模带宽与包层折射率差、包层结构和光纤芯径都有关系,因而通过设计光纤结构参量可以实现Bragg光纤的宽带单基模传输。课题将从以下方面探索研究宽带单基模Bragg光纤的设计原则：1.光纤包层结构参量要适当。2.光纤芯径要适当。3.合理设计光纤包层折射率差。

布拉格光纤的模式分析与求解

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