新型寬帶光子晶體光纖設(shè)計與制作的研究論文

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1、學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，提供閱覽服務(wù)，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學(xué)位論文作者簽名：，7歹丕乏簽字日期：汕l多年弓月驢翮躲撕導(dǎo)師簽名：∥‘j『-簽字日期：加／弓年鄉(xiāng)月J午日、／中圖分類號：TN929．11UDC：學(xué)校代碼：10004密級：公開北京交通大學(xué)北尿父趣大字博士學(xué)位論文新型寬帶光子晶體光纖的設(shè)計與制作研究DesignandFab

2、ricationofNovelBroadbandPhotonicCrystalFibers作者姓名：王立文導(dǎo)師姓名：婁淑琴學(xué)位類別：工學(xué)學(xué)科專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)學(xué)號：07111022職稱：教授學(xué)位級別：博士研究方向：光子晶體光纖北京交通大學(xué)2012年4月北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文致謝致謝首先要感謝導(dǎo)師婁淑琴教授，本論文正是在婁老師的悉心指導(dǎo)和不斷勉勵下才得以順利完成。從最初的選題、研究過程到最終完成，每一步的前進都離不開導(dǎo)師的關(guān)心、指導(dǎo)和幫助。婁老師對于我們是良師，更是益友。在科研和學(xué)習(xí)中，婁老師精深的學(xué)術(shù)造詣、嚴(yán)謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、踏實的工作作風(fēng)以及對科研工作的滿腔熱情，是我學(xué)習(xí)的楷模，鼓舞和

3、鞭策我不斷前進；在生活中，婁老師像母親一樣敞開溫暖的胸懷，給予我很多的寬容、鼓勵以及無微不至的關(guān)愛和幫助。在論文完成之際，謹向恩師致以最崇高的敬意和最衷心的感謝!感謝在攻讀博士學(xué)位期間指導(dǎo)和幫助過我，和我一起學(xué)習(xí)和工作過的老師和同學(xué)們。特別要感謝盛新志教授的熱心鼓勵與無私幫助。感謝在同一課題組學(xué)習(xí)和工作過的郭鐵英、李宏雷、姚磊、陳衛(wèi)國、鹿文亮等博士，論文的完成離不開他們理論上的幫助和有益討論，也離不開他們在實驗中的團結(jié)協(xié)作。還要感謝薛淼、劉楚、趙瑞峰、張晨芳、王靜、尹國路、李博、蘇偉、王鑫博士給予的熱心幫助和鼓舞。感謝你們!最要深深感謝的是我摯愛的父母、妻子和妹妹。感謝父母無條件的愛與支

4、持，思念父母永遠逝去的音容笑貌。感謝妻子和妹妹，是你們盡孝床前，使我得以專心完成學(xué)業(yè)。每每想到父母的養(yǎng)育恩情和妻子妹妹的默默付出，心中就充滿了勇氣與力量。你們無限的理解與包容，及時的安慰和鼓勵，讓我堅定了應(yīng)對困難和挑戰(zhàn)的信心。你們的愛永遠是我心靈的依托和力量的源泉。謹以此文獻給我最愛的父親、母親、妻子和妹妹!北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文中文摘要隨著現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向超高速率超大容量全光網(wǎng)絡(luò)的演進，支撐光通信網(wǎng)的各種關(guān)鍵器件的性能急需提升。新材料、新結(jié)構(gòu)研究是創(chuàng)新實現(xiàn)高速率、低成本、低功耗寬帶全光器件的有效途徑。本論文基于光子晶體光纖(Photoniccrystalfiber，PCF)結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、實

5、現(xiàn)特性可控等優(yōu)異特性，結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“系列超寬帶雙芯光子晶體光纖及其相關(guān)器件的研究”以及國家973計劃項目“面向光路交換網(wǎng)絡(luò)的光纖器件理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”，針對超高速率超大容量全光網(wǎng)絡(luò)對寬帶全光器件的需求，在寬帶偏振無關(guān)雙芯PCF、單偏振單模PCF的設(shè)計和制作等方面進行了深入的理論和實驗研究。取得的主要創(chuàng)新成果有：1．根據(jù)實際光子晶體光纖制作及特性分析的需求，首次將數(shù)字圖像處理技術(shù)和全矢量有限元方法相結(jié)合，提出了用于光子晶體光纖制作過程的光纖特性快速分析模型，實現(xiàn)了對PCF實際制作過程中的樣品進行近實時監(jiān)測，有效地減小了典型工藝缺陷對光纖特性的影響，減小了所研制PCF特性與設(shè)計

6、的偏離。以兩種商用光子晶體光纖為例，驗證了該方法的正確性。并將該方法應(yīng)用于輔助光纖拉制，提高光子晶體光纖的制作效率和成品率。2．提出一種寬帶偏振無關(guān)雙芯PCF。在研究光纖結(jié)構(gòu)對其寬帶特性和偏振無關(guān)特性影響規(guī)律的基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，所獲得的PCF模場面積與普通單模光纖模場面積匹配，兩芯區(qū)被中心調(diào)制區(qū)有效分離，為光纖耦合器的研制提供了便利?；谠揚CF設(shè)計了分光比分別為50：50矛D90：10的兩種光纖定向耦合器，在覆蓋整個光通信波段的1．225—1．675#m寬帶波長范圍內(nèi)分別實現(xiàn)了分光比誤差小于1％、偏振態(tài)間誤差小于0．5％和分光比誤差小于0．2％、偏振態(tài)間誤差小于0．1％的優(yōu)良性能

7、。3．從制作可行性和應(yīng)用角度出發(fā)，采用小空氣孔線陣結(jié)構(gòu)代替橢圓形空氣孔，提出一種具有較高制作可行性的寬帶偏振無關(guān)雙芯PCF。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計可以在波長1．26．1．625#m范圍內(nèi)實現(xiàn)波長無關(guān)和偏振無關(guān)特性，基于該光纖設(shè)計的50：50和90：10光纖定向耦合器在整個工作帶寬內(nèi)具有分光比誤差分別小于1％和0．2％、兩偏振態(tài)間誤差均小于0．2％的優(yōu)良特性。并對該光子晶體光纖進行了制作研究，實驗表明這種采用小空氣孔線陣結(jié)構(gòu)代替橢圓形空氣孔的設(shè)