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光子晶体光纤色散的若干理论及测量方法研究

王子涵  
【摘要】:光子晶体光纤是一种由在二维方向上紧密排列(通常为周期性六角形)、而在第三维方向(光纤的轴向)基本保持不变的波长量级的空气孔构成包层的新型光纤,因而又称为多孔光纤或微结构光纤。自从1996年Russell等研制出第一根光子晶体光纤以来,它受到了广泛关注并成为近年来研究的一个热点。包层中的微结构使得光子晶体光纤能够呈现出许多传统光纤不具备的特性,比如在可见光波段具有反常色散,无截止单模特性,高双折射和强烈的非线性等。具有这些特性的光子晶体光纤在诸多领域具有极大的应用前景。本论文研究了光子晶体光纤色散的若干理论和测量方法,主要内容包括: 1、第一章详细阐述了光子晶体光纤的概念、分类、导光机理和制备技术,概括了光子晶体光纤的各种特性,并对光子晶体光纤的研究现状和应用前景做了总结和展望。 2、第二章概述了光子晶体光纤的各种研究方法并着重研究了全矢量有效折射率方法。通过对光子晶体光纤包层基模精确的解析求解,类比于阶跃型折射率光纤的模式分类方法,对光子晶体光纤包层模式进行了分类,将包层基模归为HE1 1模。最后提出了研究光子晶体光纤色散的改进的全矢量有效折射率方法。 3、第三章将光子晶体光纤的总色散分为波导色散和材料色散两部分分别计算,结合波导色散的归一化性质利用改进的全矢量有效折射率方法设计了在广泛使用的钛宝石飞秒激光器工作波长800 nm和光纤通信窗口1.55μm波段具有宽带平坦正常色散、反常色散和近似零色散特性的光子晶体光纤。 4、第四章总结了光纤色散测量的基本理论。详细研究了两种测量光子晶体光纤色散的方法:脉冲延迟法和白光干涉法。在结合本实验室实际情况的基础上,提出一种利用光子晶体光纤在飞秒激光作用下产生的超连续光谱测量光子晶体光纤色散的实验构想,并搭建了实验平台。 5、第五章对本论文工作进行了全面总结,并对光子晶体光纤的未来发展做了展望。


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