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《光子晶體光纖模式的簡并特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第0’卷第(期"$$%年(月物理學(xué)報S:7,0’，R:,(，T9<>，"$$%!$$$3’"I$J"$$%J0（’$(）J!-0(3$(L*ML)NOPQ*LPQRQ*L!"$$%*A6<,)A@F,P:B,!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光子晶體光纖模式的簡并特性研究!）"）#!）!）!）任國斌王智婁淑琴簡水生!（）北京交通大學(xué)光波技術(shù)研究所，北京!$$$%%）"（）河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，保定$&!$$"）（"$$’年(月(日收
2、到；"$$’年!$月’!日收到修改稿）應(yīng)用光子晶體光纖（)*+）的全矢量模型，根據(jù)對稱性分析，按照最小波導(dǎo)扇面及相應(yīng)的邊界條件，將)*+中的模式進行了分類，并將)*+中的模式類比階躍光纖來命名,分析表明，)*+中的模式或者為非簡并的，此時能夠反映波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對稱性；或者為簡并對，必須二者組合才反映波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的對稱性,當(dāng)簡并對中的兩個模式都具有與)*+波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相同的對稱性時，簡并將被擊破而形成兩個非簡并模,關(guān)鍵詞：光子晶體光纖，模式，簡并!"##：%"-$.，%"&$/，%""01［!’］階模的報道,因此研究)*+中的模式特征，如模!C
3、引言式的分類，簡并等特性具有重要的意義,本文應(yīng)用［!%］)*+的全矢量模型，由波導(dǎo)中模式的對稱性分析光子晶體光纖（DA:E:<6BB=@FE57G6;>=，)*+）又稱出發(fā)，按照最小波導(dǎo)扇面上相應(yīng)的邊界條件，將)*+為微結(jié)構(gòu)光纖（46B=:FE=9BE9=>HG6;>=）或多孔光纖中的模式分為簡并與非簡并的模式類型,并將)*+［!］中的模式按照階躍光纖中的矢量模式命名,（A:7>@G6;>=）,自!II(年)*+問世以來，由于其獨特的光學(xué)性質(zhì)而備受關(guān)注,目前)*+已廣泛應(yīng)用于光通信與光電子學(xué)的前沿研究，一些基于)*+的無源、有源
4、器件業(yè)已出現(xiàn)，如基于)*+的偏振控制器，傳感器，光纖光柵，結(jié)構(gòu)型可調(diào)諧濾波器，高功率光子晶體光纖激光器，包層抽運大有效面積光纖激光［"—0］器等,目前，光子晶體光纖的制造工藝發(fā)展非常迅速，［(］)*+的損耗已經(jīng)降到了$C’&H1JK4，已接近實用圖!)*+橫截面示意圖化,隨著)*+制造技術(shù)的發(fā)展，對)*+傳輸特性的［&—!!］研究也逐步深入,現(xiàn)有的理論方法及模型有等效折射率模型，平面波法，有限元法，本地正交函數(shù)"C)*+的全矢量模型法，以及最近的束傳播法（;>54D=:D585E6:<4>EA:H）和多極法（497E6D:7>4
5、>EA:H）,在標(biāo)量近似下，)*+中的以最為常見的三角格子)*+為例，圖!為空氣偏振特性被忽略，當(dāng)研究)*+中的高階?；蚱裉乜壮嗜墙Y(jié)構(gòu)排列的全內(nèi)反射光子晶體光纖的橫截性時，就需要考慮波動方程中的矢量項,面示意圖,圖中)*+的中心區(qū)域的空氣孔被石英基當(dāng)空氣孔的填充因子足夠大時，)*+在可見或質(zhì)材料代替而形成的導(dǎo)模區(qū)域（即)*+的纖芯）,通近紅外波段為多模傳輸,這將會導(dǎo)致模間相位匹配常用孔距!和孔徑孔距比!J!來表征)*+的結(jié)構(gòu),［!"］非線性過程，此外已有)*+中產(chǎn)生紫外波段的高假設(shè))*+（圖!）沿縱向（傳播方向）均勻，其模式
6、#234567：89:;6<=>
7、傳播常數(shù)!!，即為不同的模式，序號!就將模式電場的表達式（&）代入矢量波動方程，可得到是:;<中的模式序號(這樣就求得了各階模式的傳橫向模式電場&（"，#），&（"，#）的耦合波動方播常數(shù)和相應(yīng)的模場分布("#［&)］程!**8?對稱性分析(***(*)"",-(",-(，+%!!"’&"!%(&""&#)"""""#!**根據(jù)群論，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的對稱性決定了其中傳播(***(*)"",-(",-(+%!!"’&#!%(&""&#)("#"""#模式的許多重要特征［&@］，如模式類別，簡并，及模式（*）電磁場的方位角對稱性(根據(jù)模式
8、電磁場的方位角為了解方程（*），將電場用.#/01+#23456614-函對稱性，可以確定一個相應(yīng)的最小波導(dǎo)扇面，結(jié)合適數(shù)展開，即當(dāng)?shù)倪吔鐥l件，通過計算這個最小波導(dǎo)扇面中的電)%&"磁場分布，利用對稱性即可得到整個波導(dǎo)橫截面的&（""，#）!!#*$+（*"）$
