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塑料光子晶体光纤色散等特性的模拟分析

张志龙  
【摘要】:随着社会的发展,人们对信息的需求将进一步扩大,光纤通信已成为现代通信网络的主要载体。新型的、具有奇特性能的光子晶体光纤是近几年来这一领域的研究热点。光子晶体光纤有着传统光纤无法比拟的优越性,它将在很大范围内取代传统光纤成为光学器件的一个重要支柱。对于塑料光子晶体光纤而言,它同时兼有塑料光纤和光子晶体光纤的优点,很可能成为短距离、中小容量光纤通信系统的首选传输媒质。 本课题在查阅了大量中英文文献的基础上,对有限差分光束传播法、光子晶体光纤以及塑料光子晶体光纤的研究现状及发展作了比较全面的介绍。本文首先详细地介绍了光波导器件计算机模拟中常用的光束传播法的原理、公式、数值处理方法,以及边界条件的选择,并针对本文所讨论的光纤结构做了相应的改进。其次,使用有限差分光束传播法对环形结构塑料光子晶体光纤的色散特性进行了数值模拟,给出了其色散特性随波长、空气孔半径等变化的一般规律,得出可以设计零色散点在可见光波段的塑料光子晶体光纤。最后,本文分析了矢量有效折射率法的原理,利用矢量有效折射率法研究了塑料光子晶体光纤的无截止单模特性、数值孔径、模场半径、耦合损耗和弯曲损耗,并分析了在光纤结构改变时各特性变化的一般规律。


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