几种光子晶体光纤的双折射和带隙特性分析

【摘要】：光子晶体光纤具有传统光纤无法比拟的色散、高双折射和独特的带隙特性,这使得光子晶体光纤在脉冲传输、保偏器件和传感器等方面有重要的应用。光子晶体光纤按其导光机理的不同分为折射率引导型光子晶体光纤和光子带隙型光子晶体光纤。论文数值研究了几种光子晶体光纤的双折射和带隙特性,主要内容如下: 首先,设计了一种双包层的高双折射光子晶体光纤,用多极法研究了该光纤的双折射、色散和损耗特性。数值模拟显示,改进的光子晶体光纤达到10-2数量级的高双折射,并且在近红外范围内实现了双零色散,其中一个零色散点位于钛宝石激光器的发光范围内。这种具有双零色散的光子晶体光纤在飞秒激光传输超连续谱产生方面有重要的应用。 其次,用平面波展开法研究了硫系玻璃空芯光子晶体光纤的带隙特性,在此基础上,研究了硫系玻璃空芯光子晶体光纤带隙中的色散和损耗特性,并且研究了这些性质随占空比的变化。模拟数据显示,论文设计的硫系玻璃空芯光子晶体光纤在占空比75%到85%的范围内带隙达到最大。研究了在最大带隙中的色散和损耗随波长的变化,发现只要七层空气孔损耗就能达到0.1 dB/m。 最后,研究了两种椭圆形中心空气孔石英玻璃空芯光子晶体光纤的双折射和带隙性质,模拟数据显示这两种带隙型光纤在1.55μm通信波长处双折射分别达到6.07×10~(-3)和1.06×10~(-3),并且这两种光纤既能实现带隙传输又能够具有很好的保偏特性。