单偏振单模光子晶体光纤特性的研究（可编辑）.docVIP

单偏振单模光子晶体光纤特性的研究 重庆大学硕士学位论文 （学术学位） 学生姓名：李 丹 指导教师：刘 敏 教授 专 业：通信与信息系统 学科门类：工 学 重庆大学通信工程学院 二O 一三年四月 Study on the Characteristics of Single-Polarization Single-Mode Photonic Crystal Fibers A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Master’s Degree of Engineering By Li Dan Supervised by Prof. Liu Min Specialty: Communication and Information System College of Communication Engineering of Chongqing University, Chongqing, China April 2013 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 光子晶体光纤自1996 年问世以来，由于其传统光纤难以企及的独特特性，受 到国内外科研人员的广泛关注，在光通信、光传感以及光电子等众多领域有着广 泛的应用。双芯光子晶体光纤在传输的过程中由于模式耦合，两纤芯间会发生光 功率的交换，因而，双芯光子晶体光纤是常用的光学器件。 光子晶体光纤分为全内反射型和光子隙型，本文对全内反射型双芯光子晶 体光纤的双折射特性、耦合特性、色散特性、单偏振特性以及限制损耗特性进行 了研究，并在新型双芯光子晶体光纤的基础上，设计了偏振分束器和波分复用/解 复用器。 本文提出一种具有椭圆内包层的高双折射双芯光子晶体光纤，利用全矢量有 限元法建立起光纤模型，分析不同结构参数对该光纤的有效折射率、双折射特性、 耦合特性以及波导色散特性的影响。结果发现，该光纤的双折射度随着椭圆度的 -2 增大和孔间距的减小而增大，可以达到10 量级，比普通光纤高出一到两个数量级。 通过分析两纤芯间的中心小孔直径发现，当减小中心小孔直径，可以有效减小该 光纤的耦合长度，使得耦合效应更强。研究发现该光纤可以在1.0~1.60μm波长范围 内具有超平坦的波导色散特性。本文选用合适的参数，设计出光纤长度为 2741.93μm 、消光比达27dB 的偏振分束器，以及光纤长度为5483.86μm与偏振方向 无关的光纤耦合器。 在高双折射光子晶体光纤研究的基础上，本文提出一种结构简单且大范围单 偏振传输的双芯单偏振单模光纤。首先分析了该光纤单偏振单模的传输原理，然 后利用全矢量有限元法建立光纤模型，分析该光纤的有效折射率特性和模式双折 射特性。该光纤采用四角晶格结构，将纤芯极化与包层极化结合起来，可以实现 大范围的单偏振传输，并且同时包含1.30μm 和1.55μm 两个常用的光通信窗口。将 光纤的最外层空气孔增大，可以有效减小光子晶体光纤的限制损耗，在波长为 1.30μm 和 1.55μm 时，传导模方向上限制损耗分别为2.459×10-3dB/k