非石英中红外高双折射光子晶体光纤基本特性研究

【摘要】：随着对石英光子晶体光纤的研究日益趋于成熟和完善,人们开始将制作光子晶体光纤的材料由石英转向了非石英材料,如硫系玻璃、硅酸盐玻璃、氧化物玻璃以及各种软玻璃材料等。非石英材料的使用将光子晶体光纤的透光范围由可见和近红外波段逐渐向中红外以及远红外、紫外扩展,应用不同材料制作光子晶体光纤可以得到许多新型光纤器件,例如光纤放大器、光纤激光器、光纤传感器等。论文设计了几种典型的非石英光子晶体光纤并研究了其基本特性。 首先,设计了一种正六边形排列的传统结构的光子晶体光纤,该光纤的材料为GLS玻璃中的一种,利用电磁场散射多级理论研究了该光子晶体光纤的基本特性,发现其在中红外波段具有优良的高双折射、高非线性等特性,为制作适用于中红外波段的光纤器件提供了理论基础。 其次,设计了一种打破传统六边形阵列的新颖结构,将原来的一个空气孔分裂为两个并组成一组,多组空气孔以及背景材质碲玻璃构成该光纤结构。通过数值模拟,发现该光子晶体光纤有着很好的高双折射、高非线性、可调的波导色散等特性。 最后,设计了圆形包层不同纤芯结构的As_2Se_3光子晶体光纤,研究发现矩形芯较六边形芯和椭圆形芯有较高的双折射和非线性,另外发现该材料的材料色散在不同的波段对波导色散的影响程度不同。论文的研究为设计新型光子晶体光纤和制作相应波段的光子器件提供了思路。