錐形微納光纖傳輸特性研究.pdf

1、微納光纖能夠?qū)⒐庀抻蛟趤啿ㄩL(zhǎng)尺度內(nèi)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離微損耗的傳輸，這為光學(xué)器件微型化以及微芯片間的光互連提供了可能，同時(shí)微納光纖具有大倏逝場(chǎng)和高光功率密度等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的光傳感和非線性光學(xué)器件。這些特點(diǎn)使得微納光纖成為近年來微納光子學(xué)研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。 微納光纖器件和普通光纖之間需要一個(gè)過渡段來實(shí)現(xiàn)連接，我們通常將這一過渡段稱為錐形微納光纖。錐形微納光纖的性能，如損耗、模式變換等，直接影響到微納光纖器件的整體性能。錐形微納光纖

2、的錐形過渡區(qū)域?qū)?biāo)準(zhǔn)光纖過渡到亞波長(zhǎng)尺度的微納光纖，過渡區(qū)的模場(chǎng)變化非常復(fù)雜，模場(chǎng)分布出現(xiàn)一些獨(dú)特的現(xiàn)象，這些直接影響到微納光纖段的損耗和模式特性。因此，錐形微納光纖研究對(duì)于微納光纖器件的發(fā)展和應(yīng)用具有非常重要的意義。本論文主要圍繞錐形微納光纖傳輸特性以及對(duì)微納光纖器件的影響進(jìn)行了理論和計(jì)算機(jī)模擬研究。 在本論文中，首先對(duì)錐形微納光纖中的未拉伸的單模光纖部分、微納光纖即錐腰部分以及連接前面兩部分的錐形過渡區(qū)域部分的傳輸特性進(jìn)行了

3、研究；在錐腰部分，由于光纖的直徑已經(jīng)接近波長(zhǎng)量級(jí)，所以出現(xiàn)了單模條件，而且在微納光纖中傳播的能量大部分以倏逝場(chǎng)的形式分布在微納光纖周圍；在錐形過渡區(qū)域介紹了絕熱條件，并且對(duì)錐形過渡區(qū)域的模場(chǎng)分布進(jìn)行了研究，清晰地得出了在錐形過渡區(qū)域模場(chǎng)從纖芯到包層，從單模到多模的演變過程。然后，通過引入錐形微納光纖數(shù)學(xué)模型的方式分析了我們所關(guān)心的錐形微納光纖的參數(shù)。最后通過有限差分束傳播方法(FD-BPM)，我們對(duì)錐形微納光纖的整體傳輸特性進(jìn)行了模擬，

4、得到了(1)在固定錐形的情況下滿足絕熱條件的錐長(zhǎng)尺度；(2)結(jié)合微納光纖的單模條件對(duì)錐形微納光纖的波長(zhǎng)特性、多模干涉特性進(jìn)行了數(shù)值模擬；(3)對(duì)錐腰微納光纖直徑為lμm的錐形光纖的波長(zhǎng)特性進(jìn)行了計(jì)算，得到了波長(zhǎng)范圍在0.6μm～1.6μm范圍內(nèi)的輸出變化曲線，當(dāng)波長(zhǎng)為0.93/μm時(shí)出現(xiàn)了單模。這些結(jié)果都對(duì)錐形微納光纖的傳輸特性的研究給了清晰的表述。這些結(jié)果都支持了我們前面的理論研究部分，從而對(duì)錐形微納光纖有更清晰直接的了解，這對(duì)于微納