大空氣孔及對稱缺陷光子晶體光纖色散特性的研究.pdf

1、隨著計算機(jī)、信息技術(shù)的普及和迅速發(fā)展，人們對信息的快速獲取和網(wǎng)絡(luò)容量的要求與日俱增。在電子線路已經(jīng)發(fā)展到極限的今天，科學(xué)家們把注意力轉(zhuǎn)向了光。雖然光纖的發(fā)展和使用已經(jīng)邁出了可喜的一步，但是對于信息的輸入與輸出，大多數(shù)傳統(tǒng)光纖依靠的仍然是傳統(tǒng)電子器件，這大大限制了信息的傳輸效率。并且傳統(tǒng)光纖的傳輸特性受到損耗、色散和非線性效應(yīng)的限制和影響，為了扭轉(zhuǎn)這一局面，人們開始尋求研制新型光纖以取代常規(guī)光纖。光子晶體光纖(PCF)以其優(yōu)越的傳輸性能受

2、到人們的廣泛關(guān)注。各種結(jié)構(gòu)類型的PCF先后被提出來。普通的TIR-PCF從橫截面來看，光纖的纖芯區(qū)是石英，包層的空氣孔呈三角形排列，遵從全內(nèi)反射導(dǎo)光機(jī)制。 本文從這種結(jié)構(gòu)的PCF入手，研究了它的模場分布、包層折射率以及色散特性，并在此基礎(chǔ)上提出了大空氣孔這個極限條件，并在該條件下研究了它的色散特性。最后研究了對稱缺陷這種新型PCF的模場分布和色散特性，并對這種結(jié)構(gòu)的新型光纖的提出了可能的應(yīng)用場合。鑒于光子晶體光纖復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，無法

3、從Maxwell方程出發(fā)得到精確的解析解，只能通過數(shù)值計算的方法對PCF進(jìn)行計算機(jī)模擬仿真進(jìn)行分析和研究。時域有限差分法(FDTD)具有計算簡便、通用性和適用性強(qiáng)、節(jié)約計算時間和存儲空間的優(yōu)勢。故本論文采用FDTD方法對普通、大空氣孔以及對稱缺陷TIR-PCF的傳輸特性進(jìn)行研究，包括包層折射率、模場分布以及色散曲線。從仿真的數(shù)值結(jié)果來看，大空氣孔TIR-PCF具有短波區(qū)域大峰值反常色散和通信波段的大負(fù)色散補(bǔ)償特性，而對稱缺陷TIR-PC