光子晶体光纤模拟.pptxVIP

5.6光子晶体光纤及其模拟一.基本原理光子晶体光纤又被称为微结构光纤，它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔直径一般在波长量级且贯穿整个器件。

1典型结构(横截面图)基质材料(石英)空气孔(柱)折射率引导型光子晶体光纤(修正的全内反射型)

1典型结构(横截面图)光子带隙型光子晶体光纤

2基本特性高双折射特性主要特点:包层有效折射率可在很大的范围内变化：极宽的单模工作范围大模面积单模特性d.可调的色散特性高非线性折射率引导型

(2)光子带隙型低损耗、低色散、低非线性光传输

实例纤芯

实芯光子晶体光纤（b）空芯光子晶体光纤

低传输损耗带隙光纤

模场分布图(带隙光纤)

保偏(高双折射)光子晶体光纤

4制造原理（原理图）01.(堆积图)01.堆积01.

(2)拉丝

二光子晶体光纤特性分析折射率设置应用软件的周期结构波导排布工具,可以方便地实现光子晶体及光子晶体光纤的排布。

波导阵列设置

参数设置框

维度及方向含义一维光子晶体：在一个方向上折射率周期性分布二维光子晶体：在两个方向上折射率周期性分布三维光子晶体：在三个方向上折射率周期性分布

二维光子晶体(XZ面折射率周期排布）传输方向

光子晶体光纤

(XY面折射率周期性分布）传输方向

Cubic:矩形结构横截面上折射率周期排布Hexagonal：六角结构光子晶体光纤结构:Cubicrings:环形矩形结构Hexagonalrings：环形六角结构

Cubic矩形结构

Hexagonal六角结构

Cubicrings环形矩形结构

Hexagonalrings环形六角结构

L=0L=1L=2

L=0,M=3

L=1,M=3

L=2,M=3

程序文件名01空气孔层数02

单击此处添加小标题折射率柱形状：单击此处添加小标题Ellipse:椭圆形单击此处添加小标题Square:矩形单击此处添加小标题.indfile来自.ind文件

Square:矩形

Ellipse:椭圆形

组合法创建复杂结构

1.先创建基本单元(存为文件cell.ind)

2将创建的基本结构作为基本单元

最终结果：蜂窝结构

原理说明

随机化

X坐标随机化

标准结构

2模式求解需要考虑到的光子晶体光纤特点:无限单模特性当d/Λ0.406时,光纤为单模光纤归一化频率:少模特性当d/Λ=0.406时,光纤能够以较少模式传输存在泄露损耗假模的存在

稳定模式

（b)假模(pseudomode)

矢量特性由于组成光子晶体光纤的两种材料(空气\石英)的折射率差大(约为1.45-1=0.45),因此需要采用矢量算法来进行计算。由理论分析知，其基模实际由沿X和Y方向偏振的两个线偏振模组成，两者是简并的。

知识点:矢量类型选择单击此处添加小标题标量法：适用于介电常数在X和Y方向变化很小的情况（弱导）单击此处添加小标题全矢量法：考虑X和Y方向场的耦合，适用范围最广。单击此处添加小标题半矢量法：适用于X和Y方向的场分量没有耦合的情形

矢量类型设置二维波导:只有半矢量和标量法三维波导:半矢量法中TE模指X偏振模,TM模指Y偏振模

矢量设置标量

矢量设置半矢量

矢量设置全矢量

单击此处添加大标题内容偏振选择

例：标量、半矢量、全矢量法得到的模式解单击此处添加大标题内容波导结构

a标量解

b半矢量解(TE极化-x偏振）

c半矢量解(TM极化-y偏振）

d全矢量解

计算结果比较以全矢量法结果为参考,比较其它几种方法的结果第一章节

不同矢量类型下的误差曲线标量法01半矢量TM02半矢量TE03

计算结果比较标量解neff=1.447771误差6.2e-5半矢量解(TE极化)neff=1.447718误差2.5e-6(TM极化)neff=1.447716误差0.5e-6全矢量解neff=1.447719误差3.5e-6（参考解:1.447715527,9.546E-10(多极法)）

(6)关键参数d,widthheightΛ,Period

3举例模式求解计算由3层空气孔组成，空气孔直径d/Λ=0.4,周期Λ=5μm纤芯由一个实芯棒组成的光子晶体光纤的模式。

[1]生成波导结构logo无需先设置初始对话框,直接先定义波导结构

波导显示

横截面折射率分布

[2]修改相应参数周期Period调整为5微米

2.空气孔直径width=height=Period*0.40

2.空气孔直径width、height

[3]初始对话框参数调整

计算工具选择为Beamprop调整前(缺省计算工具)

单击此处添加大标题内容调整后

[4]初始场设置

场类型:

初始场参数:单击此处添加副标题，文字是您思想的提