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《华中科技大学》 2008年
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光子晶体光纤制造工艺与特性的研究

吴铭  
【摘要】: 光子晶体光纤自1996年问世以来得到了迅速发展,理论分析不断完善,制造工艺不断提高,新型光子晶体光纤的设计不断出现,基于光子晶体光纤的应用也不断涌现。目前光子晶体光纤已成为当前世界范围内光电子学领域的研究热点。 本文对光子晶体光纤的理论进行了系统、深入的研究;并对光子晶体光纤的制造工艺和关键技术进行了详细研究;对折射率导引光子晶体光纤的各种特性进行了理论分析和实验研究。本文取得的研究成果如下: 1.采用矢量光束传输法和矢量有限元法两种精度较高的方法作为研究光子晶体光纤的理论分析工具,在理论上详细地分析了折射率导引光子晶体光纤的色散特性和非线性特性,与实验测得的数据能较好的相符,印证了这两种方法的正确性。 2.对光子晶体光纤的制造工艺进行了深入研究,利用武汉长飞光纤光缆有限公司在光纤制造工艺的优势,采用毛细管堆积拉丝工艺制造了多种结构的光子晶体光纤,其中包括无截止单模光子晶体光纤、高双折射光子晶体光纤、高非线性光子晶体光纤、色散补偿光子晶体光纤、色散平坦光子晶体光纤等一系列光子晶体光纤。 3.详细分析了光子晶体光纤的损耗特性,针对制造工艺对损耗的影响,对制造工艺提出了降低损耗的改进方法。其中,我们制造的无截止单模光子晶体光纤的损耗在1550nm处可以达到0.4dB/km,这是我们拉制的损耗最低的一种光子晶体光纤。随着制造工艺的不断改进,其损耗将进一步降低。 4.理论分析了光子晶体光纤的结构参数对其色散特性的影响。经过理论模拟计算得出了结构参数与色散特性之间的变化关系,在此基础上设计了一种基于折射率导引光子晶体光纤的宽带色散补偿光子晶体光纤,能够对标准单模光纤进行有效的宽带色散补偿。 5.详细研究了中心空气孔光子晶体光纤的色散特性,尤其是引入的中心空气孔对光子晶体光纤色散特性的影响。理论模拟计算得出了中心空气孔的变化对色散影响的规律,在此基础上设计了基于该结构的宽带色散补偿光子晶体光纤和超宽色散平坦光子晶体光纤。在理论研究的基础上,拉制了中心空气孔光子晶体光纤。对拉制的这种光纤进行了一系列的测试,其色散补偿特性的实验结果与理论分析的结果能够很好的相符,在1500~1625nm范围内能达到了-440~-480ps/(nm·km)。 6.采用中心空气孔光子晶体光纤结构设计了一种超宽色散平坦光子晶体光纤。这种超宽色散平坦光子晶体光纤,在1200~1600nm的带宽内具有很低的色散值,并且具有极其平坦的色散特性。 7.详细研究了光子晶体光纤的非线性系数与结构参数之间的变化关系,为实际的高非线性光子晶体光纤拉制提供了理论依据。在理论研究的基础上,拉制了高占空比的高非线性光子晶体光纤,对其特性进行了一系列的测试,获得了比较理想的实验结果。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN253

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 孙世红;空芯光子晶体光纤特性研究[D];重庆大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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3 王清月;胡明列;柴路;;光子晶体光纤非线性光学研究新进展[J];中国激光;2006年01期
4 李曙光,刘晓东,侯蓝田;光子晶体光纤的导波模式与色散特性[J];物理学报;2003年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 尚玉峰,吴重庆,刘海涛,刘彦辉,唐丽杰;对光纤Mach-Zehnder干涉仪的干涉场研究[J];北方交通大学学报;2002年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
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1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王雪;双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 徐惠真;新型光子晶体光纤结构设计及应用研究[D];北京邮电大学;2011年
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9 刘剑飞;高速光纤通信系统中的偏振模色散及其补偿技术的研究[D];天津大学;2003年
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1 李成彧;β-胡萝卜素在液芯光纤中的共振吸收拉曼散射[D];长春理工大学;2010年
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4 孟涛;线型腔掺铒光纤激光器的辐射特性研究[D];北京交通大学;2011年
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7 周楠;任意波形超短光脉冲发生器研究[D];北京交通大学;2011年
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9 周晓璟;磁光非线性光纤中光脉冲传播与分步傅里叶计算[D];电子科技大学;2011年
10 刘国林;基于有限元法的折射率引导型THZ光子晶体光纤波导的传输特性研究[D];北京交通大学;2011年
【同被引文献】
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1 张虎;王秋国;杨伯君;;带隙型光子晶体光纤的研究进展[J];半导体光电;2007年03期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 王智,任国斌,娄淑琴,简水生;用于光子晶体光纤研究的超格子构造法[J];中国激光;2005年01期
9 王清月;胡明列;柴路;;光子晶体光纤非线性光学研究新进展[J];中国激光;2006年01期
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3 刘斌;李宏;黄德修;王铁军;;正交函数法研究光子晶体光纤的色散特性[J];大气与环境光学学报;2006年01期
4 刘斌;李宏;黄德修;王铁军;;光子晶体光纤的基模色散特性研究[J];量子电子学报;2006年02期
5 李曙光,刘晓东,侯蓝田;接近于零色散的色散平坦光子晶体光纤的数值模拟与分析[J];中国激光;2004年06期
6 李曙光,刘晓东,侯蓝田;光子晶体光纤色散补偿特性的数值研究[J];物理学报;2004年06期
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10 娄淑琴,王智,任国斌,简水生;有中心缺陷孔的椭圆孔光子晶体光纤传输特性研究[J];光学学报;2004年09期
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7 张祝兰;林善;唐文力;王清波;洪金基;;胞必佳制造工艺的改进[A];中国生物工程学会第三次全国会员代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2001年
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10 赵宪文;;杭州国际动漫馆钢结构工程施工技术[A];'2009全国钢结构学术年会论文集[C];2009年
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1 吴铭;光子晶体光纤制造工艺与特性的研究[D];华中科技大学;2008年
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4 高健;光子晶体光纤的色散与非线性特性研究[D];北京邮电大学;2009年
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6 张立超;光子晶体光纤色散补偿特性研究[D];燕山大学;2011年
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8 付博;双折射光子晶体光纤的设计及其特性的研究[D];燕山大学;2010年
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