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1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文光子晶體光纖特性的理論研究姓名：田振申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：物理電子學(xué)指導(dǎo)教師：姚建銓20090501摘要光子晶體光纖是近年發(fā)展起來的一種新型光纖，其特點(diǎn)是包層排列有規(guī)則分布的直徑為波長量級的空氣孔。包層中的微結(jié)構(gòu)使得光子晶體光纖能夠呈現(xiàn)出許多傳統(tǒng)光纖不具備的獨(dú)特光學(xué)特性，其中之一就是超平坦色散特性，是超寬帶光通信必不可少的技術(shù)。隨著光子晶體光纖的發(fā)展，全固光子帶隙光纖和空芯光子帶隙光纖相比具有容易制備、易于與傳統(tǒng)光纖融合和遠(yuǎn)離表面導(dǎo)引模等特點(diǎn)，引起了人們的關(guān)注，是光子帶隙光纖發(fā)展的一個新方向。因此對光子晶體光纖超平坦色散特性和全固光子帶隙光纖的研究具有重要的
2、學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價值。本論文主要對全內(nèi)反射光子晶體光纖的超平坦色散特性和四方排列全固光子帶隙光纖的特性進(jìn)行理論研究，主要內(nèi)容如下：(1)簡單介紹光子晶體、光子晶體光纖的基本概念和分類，以及光子晶體光纖超平坦色散特性及其研究現(xiàn)狀。(2)對用于數(shù)值模擬光子晶體光纖性質(zhì)的全矢量平面波展開法及全矢量有限元法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。(3)利用全矢量有限元法對設(shè)計的兩種不同包層結(jié)構(gòu)的新型光子晶體光纖進(jìn)行了數(shù)值模擬。數(shù)值結(jié)果表明通過優(yōu)化光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)，這兩種結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)超平坦色散的同時還可以保持極低的限制損耗，對超寬帶光通信具有一定的意義。(4)基于平面波展開法，對四方格子全固光子帶隙光纖帶隙隨結(jié)構(gòu)和折射
3、率的變化特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與相同結(jié)構(gòu)參數(shù)三角格子全固光子帶隙光纖進(jìn)行了比較。利用有限元法對三角排列和四方排列的全固光子帶隙光纖的模式，限制損耗和模場面積進(jìn)行了比較，為設(shè)計一定傳輸特性的全固光子帶隙光纖提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：光子晶體光纖平面波展開法有限元法超平坦色散全固光子帶隙光纖ABSTRACTAsanoveltypeofopticalfibers，photoniccrystalfibers(PCFs)haveemergedinthepastfeweryears．Thesefibersarecharacterizedbywavelength-scalemicrostructu
4、resofcladdingregion，whichresultsinmanyuniqueopticalcharacteristicsunattainablewithconventionalopticalfibers，suchasultra-flatteneddispersionfeature，whichisverynecessaryforultra—broadbandtelecommunications．WiththedevelopmentofPCFs，allsolidphotonicbandgapfibersgetmoreattentionofresearchers，becau
5、seitisrelativelyeasytofabricate，tosplice，andbeawayfromsurfacesguidedmodescomparedwithhollowcorephotonicbandgapfibers，andthesefibersareanewdirectionofphotonicbandgapfibers．Sotheresearchesinthisdissertationhavegreatscientificandapplicationsignificance．111etheoreticalstudyintheultra—flatteneddis
6、persionfeatureofPCFsandcharacteristicofsquare-latticeallsolidphotonicbandgapfibersarediscussedinthispaper．111esummaryofthedissertationisasfollows：(1)ThebasicconceptionsofphotoniccrystalandPCFsareintroduced，andultra·flaaeneddispersionpropertiesofPCFsandpresentdevelopmentarediscussed．(2)Fornume
7、ricalsimulationofphotoniccrystalfiberproperties，thefull—vectorplanewaveexpansionmethodandthefull—vectorfiniteelementmethodaredescribedindetail．(3)Basedonfull-vectorfiniteelementmethod，twonewtypesofPCFswithdifferentair-holediametersincladdingr
