带隙型硫系光子晶体光纤的结构设计及性能研究-电子与通信工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 独 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 宁波大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了 谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 签名： 日期： 关于论文使用授权的声明 本人完全了解宁波大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 （必威体育官网网址的论文在解密后应遵循此规定） 签名： 导师签名： 日期： 宁波 宁波大学硕士专业学位论文 带隙型硫系光子晶体光纤的结构设计与性能研究 摘 要 在石英基质光子晶体 光纤快速发展的同时 ， 带隙型 硫 系 光 子 晶 体 光 纤 作为 一种新型光纤 也 得 到 了 飞 速 的 发 展 ， 它 具 备 硫系玻璃 很宽 的 中 红 外 透 过 特 性 (透 过 波 长 范 围 1~25?m)和 带 隙 型 光 子 晶 体 光 纤 特 有 的 传输 特 性 。 带 隙 型 硫 系 光 子 晶体光纤 通 过 光 纤 的 介 电 材 料 的 折 射 率 在 空 间 上 周 期 性 变 化 、 晶 格 常 数 能 够 与 光波长相比拟，使得 在满足布拉格条件下 形成光子带隙 。 光 子 在 带 隙 型 硫 系 光 子晶体光纤中传播时 光波被限制在纤芯的 空气孔中进行传输。 因此，带隙型硫 系光子晶体光纤具有 低限制损耗、波导色 散可控 、 非 线 性 系 数 可 调 等 优 点 。 这 些 特性使其有广泛的 应用前景，如 中 远 红 外 高 功 率 激 光 导 能 、 红外传感器、医 疗、中红 外超连 续谱 产生等领 域。 论 文 主要 从 带 隙 型 硫系 光 子 晶 体 光 纤 的 结 构 设计 以 及 光 纤 的 实 验 制 备 两 个 方面进行 了 深入 研 究 。 理 论 方 面 ， 采 用 平 面 波 展 开 法 重点研究 带隙型 硫 系 光 子 晶体光纤的 完 全 光 子 带 隙 形 成 特 性 与 结 构 参 数 的 关 系 ， 运 用 有 限 元 法 获得 了 相 应的 具 有 完 全 光 子 带 隙 的 带隙型 硫 系 光 子 晶 体 光 纤 ， 并 且 具 有 低 限 制 损 耗 、 模 场面积适宜的光纤结 构参数 。 实 验 制 备 方 面 ， 研究了 Ge-Sb-S 体系 硫系玻璃组 分 的 光 学 特 性 、 热 学 特 性 和 物 理 机 械 性 能 ， 研 究 不 同 方 法 制 备 硫 系 玻 璃 光 子 晶 体光纤预 制棒， 并对 光纤预制 棒进行 了拉 制实验。 第一章 介绍 了光 子晶 体光 纤 的概 念 及其研究进展 ，硫 系玻 璃主 要特 性 ，并 从 带隙型 硫 系 光 子 晶 体 光 纤 基 质 玻 璃 选取、 制备 工艺、 理 论 设 计 和 相 关 应 用 的 方 面进行阐述。简 述了 本论文主要研究 内容 和目的。 第二章 主要 介绍 了带 隙型 硫 系光 子晶 体 光 纤的 理 论研 究方 法 。 采用 平 面波展 开 法 理 论 分 析 光 子 晶 体 光 纤 的 完 全 光 子 带 隙 形 成 的 条 件 以 及 影 响 参 数 等 。 运用 有限元法 分析参 数对 光子 晶体 光纤的 模场 面积和传 输限制 损耗 的影响。 第三章 介绍了硫系玻璃 (Ge20Sb15S65 和 Ge15Sb20S65)的制备方法， 并 研 究 了 这 两 个组分玻 璃的光 学特 性、热学 性能以 及物 理机械性 能 。 第四章 在理 论上 研究 了带 隙 型硫 系 光 子晶 体光 纤 的 一些基本参 数对 完 全光子 带 隙 产 生 的 影 响 情 况 。 分 析 了 光 纤 基 质 玻 璃 材 料 、 纤 芯 空 气 孔 直 径 、 孔 间 距 等 -I- 带隙 带隙型硫系光子晶体光纤的结构设计与性能研究 与 完 全 光 子 带 隙 形 成 的 关 系 ， 空 气 孔 层 数 对 带 隙 型 硫 系 光 子 晶 体 光 纤 的 损 耗 大 小。 第五章设 计了一 种 基于 Ge20Se65Sb15 组成为光纤基 质材料 ， 可 用于 4.3μm 处 高 功 率 激 光 传 输 的 低 损 耗 硫 系 空 心 光 子 带 隙 光 纤 。 运 用 平 面 波 展 开 法 (PWM)和 有限元法 (FEM)分析了不同光纤空气填充率和不同纤芯孔直径下硫系