全固光子晶体光纤的特性研究.doc

15硕士学位论文MasterDISSERTATION论文题目全固光子晶体光纤的特性研究作者姓名孟丹学科专业光学工程指导教师侯蓝田教授2012年5月中图分类号：TN929.11学校代码：10216UDC：535.1密级：公开工学硕士学位论文全固光子晶体光纤的特性研究硕士研究生：孟丹导师：侯蓝田申请学位：工学硕士学科专业：光学工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2012年05月授予学位单位：燕山大学ADissertationinOpticalEngineeringREAEARCHONTHEPROPERTIESOFALL-SOLIDPHOTONICCRYSTALFIBERSbyMengDanSupervisor:ProfessorHouLantianYanshanUniversity2012.5燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《全固光子晶体光纤的特性研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《全固光子晶体光纤的特性研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日燕山大学工学硕士学位论文摘要-II---摘要全固光子晶体光纤具有易制备，易与传统光纤耦合等优势，在大功率光纤激光器、光纤光栅等领域有很大的应用前景。通常所研究的光子晶体光纤是基于一种导光机制的：折射率引导型或光子带隙型。而对于两者混合型的导光机制的研究较少。本文在分析全固带隙光纤的带隙、色散和损耗等光学特性的基础上，提出一种混合型导光的全固光子晶体光纤，并对其导光机制、色散等特性进行研究，最后设计出一种低损耗高双折射全固光子晶体光纤。主要内容如下：首先，对全固光子晶体光纤的特性、应用、研究进展以及数值模拟方法进行简要介绍，并详细阐述本文所用的全矢量有限元法。其次，对全固光子带隙光纤的带隙、色散、限制损耗和有效模场面积等光学特性随包层高折射率柱的结构参数变化的一般规律进行数值模拟，为设计具有不同特性的全固光子带隙光纤提供理论依据。然后，在全固光子带隙光纤的中心处引入一个高折射率柱，形成具有微结构芯的混合型导光的全固光子晶体光纤，着重分析该光纤的导光机制，并研究中心柱的直径对光纤的色散和限制损耗等特性的影响。中心柱的引入，使光纤的导光机制由光子带隙型向混合型转变，限制损耗降低105~106倍，零色散波长可调，调整宽度达260nm。最后，在一种包层由椭圆柱形成的全固光子带隙光纤的纤芯中心处引入一个椭圆形高折射率柱，形成了低损耗高双折射全固光子晶体光纤，并研究该中心椭圆柱对光纤的限制损耗和双折射的影响。关键词：光子晶体光纤；全固光子带隙光纤；限制损耗；色散；双折射；全矢量有限元法Abstract-IV-AbstractAllsolidphotoniccrystalfiberh