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《a軸向單晶光纖模式傳輸特性理論的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、ClassifiedIndex:O437U.D.C:535DissertationfortheDoctoralDegreeinScienceTHEORETICALSTUDYONMODEPROPAGATIONCHARACTERISTICSOFA-AXISSINGLECRYSTALFIBERSCandidate:XinJiangboSupervisor:Prof.ZhouZhongxiangAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofScienceSpecialty:OpticsAffiliation:DepartmentofPhysicsDateof
2、Defence:March,2009Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，人們對單晶光纖的研究越來越深入。a軸向單晶光纖由于其較大的電光系數(shù)和非線性效應(yīng)，在外電場調(diào)制，全息存儲和光柵寫入等方面有廣泛的應(yīng)用。人們對a軸向單晶光纖的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)方面，已經(jīng)生長出質(zhì)量很好的a軸向單晶光纖，并對其性質(zhì)做了大量的研究。由于其理論計(jì)算非常復(fù)雜，故研究甚少。本文從理論上對a軸向階躍折射率單晶光纖傳輸模式的特征進(jìn)行了詳細(xì)的研究。從麥克斯韋方程出發(fā)，在弱各向異性的條件下，用微擾
3、方法求解了a軸向階躍折射率單晶光纖的電磁場方程。利用光纖的邊界條件，得到橫向電場分量的表達(dá)式和色散方程，數(shù)值模擬和分析了晶纖的色散關(guān)系和傳輸模式的結(jié)構(gòu)特征。發(fā)現(xiàn)晶纖傳輸模式的數(shù)量隨著歸一化頻率的增大而逐漸增多。當(dāng)歸一化頻率一定時(shí)，隨著歸一化相位常數(shù)的減小，弱各向異性a軸向階躍折射率單晶光纖的傳輸模式越來越遠(yuǎn)離線偏振的形式。對于強(qiáng)各向異性a軸向階躍折射率單晶光纖，在應(yīng)用更加精確的邊界條件的前提下，從僅存在m階單一基元模式的情形出發(fā)推導(dǎo)出晶纖的色散方程，分別對遠(yuǎn)離截止區(qū)、近截止區(qū)及導(dǎo)模區(qū)的色散方程進(jìn)行了討論，數(shù)值模擬和分析了晶纖的色散關(guān)系和模式特征。發(fā)現(xiàn)強(qiáng)各向異性a軸向階躍
4、折射率單晶光纖中傳輸?shù)膍階基元模式近似與線偏振模理論中的m階線偏振(LPmn)模式相對應(yīng)。與LPmn模對應(yīng)的m階的基元模式并不是單值的，也就是說同一線偏振?？赡艽嬖诤芏嘧幽Ｊ剑⑶易幽Ｊ降木€偏振程度隨著歸一化相位常數(shù)b的變化而變化。利用鈮酸鋰晶體的電光效應(yīng)，研究了a軸向鈮酸鋰單晶光纖的色散關(guān)系和傳輸模式隨外加電場的變化。數(shù)值模擬和討論了外加電場后a軸向鈮酸鋰單晶光纖傳輸二階基元模式時(shí)的色散關(guān)系和模式特征。與外加電場前的情況進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)傳輸模式的數(shù)量及同一模式的截止頻率和
5、Ex
6、和
7、Ey
8、峰值的比值都隨外加電場發(fā)生變化。可以通過外加電場來控制模式的傳輸。研究了基于a軸向
9、單晶光纖的電光調(diào)制器和光濾波器的模式傳輸特性。a軸向單晶光纖調(diào)制器與光纖激光器構(gòu)成全光纖化光發(fā)射模塊。在未加電場時(shí)，晶纖中只傳輸LP01模式；外加電場后，LP01模式的損耗增加，抑制了傳輸。通過對光波的調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了單模傳輸。a軸向單晶光纖濾波器是通過外加電場控制，濾出某個模式，從而達(dá)到控制模式傳輸?shù)哪康摹?I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位論文關(guān)鍵詞a軸向單晶光纖；模式特征；色散關(guān)系；橫向電場分量；電光效應(yīng)-II-AbstractAbstractWiththedevelopmentofopticalfibercommunicationtechnology,singlecry
10、stalfibershaveattachedmoreandmoreattentionsrecently.a-axisstep-indexsinglecrystalfibershavelargeelectro-opticcoefficientandnonlineareffect,whichmakethemwideapplicationinelectricalfieldmodulation,holographicstorageandgratingfabrication.Alotofexperimentalresearchhasbeendoneona-axisstep-ind
11、exsinglecrystalfibers.Highqualitya-axissinglecrystalfibershavebeengrown,andthepropertiesofthemhavebeenstudied.Becausethetheoreticalcalculationofa-axissinglecrystalfibersisverycomplex,therearefewtheoreticalstudiesonthem.Inthisthesis,thetheoreticalstudiesofthemodecharacteri
