全固光子带隙光纤及其长周期光栅的理论和实验分析.pdfVIP

摘要 摘要 全固光子带隙光纤易于分析、熔接、掺杂，在通信、传感等领域中都有着 潜在应用，针对这种光纤的研究有着重要意义。本文首先阐述光子晶体光纤尤 其是光子带隙光纤的发展、特点和应用并概述光纤光栅的相关背景；之后利用 理论分析方法对全固光子带隙光纤的模式特性进行了分析：然后着重研究全固 光子带隙光纤的超模、带隙基本性质以及基于全固光子带隙光纤的长周期光栅 和级联长周期光栅对的耦合机理和传感特性。主要内容包括： 1．理论设计了全固光子带隙光纤的带隙结构。首先利用紧束缚模型定性分析掺 杂结构对全固光子带隙光纤带隙结构的影响；然后设计一种新的光纤结构， 相比于传统的全固光子带隙光纤，其包层含有低折射率环和新的高折射率 柱，并具有特殊的带隙结构；最后通过调整纤芯折射率，实现宽带无基模传 输。此外，我们对不同光纤结构的泄漏损耗和抗弯特性进行比较，验证了带 隙设计的有效性。 2．利用二氧化碳激光点点写入技术在全固光子带隙光纤上成功写制长周期光 栅；借助相位匹配公式确认高阶谐振的存在；基于耦合模理论建立了分析全 固光子带隙光纤长周期光栅的理论模型，模拟光栅的传输谱，理论模拟和实 验结果基本吻合；最后从理论和实验上分析光栅的温度响应特性。 3．利用二氧化碳激光点点写入技术在全固光子带隙光纤上成功写制级联长周 期光栅对，实现MZ干涉仪；从理论和实验上研究臂长对干涉条纹间距和对 比度的影响，理论模拟和实验结果基本吻合；最后简单分析级联光栅对的温 度响应特性。 关键词：全固光子带隙光纤光子带隙紧束缚模型长周期光纤光栅高阶 谐振波导阵列 耦合模方程级联长周期光纤光栅对 Abstract Abstract to Dueeasier and fiberbears analysis，splicingdoping,all-solidphotonicbandgap intheareaof andSO tothe potentialapplication sensing,communication on,leading ofresearchon isas importance thefiber．nestructureofthe paper follows：firstly, weshowthebasic about backgroundphotoniccrystalfiber,especiallyphotonic as and therelevant fiber,such bandgap development，characteristicsapplications，and about fiber isalso themodal backgroundlongperiod grating provided．Then characteristicsare theoretical some methods．Nextwe analyzedthrough analysis focusour onthefundamentalcharacteristicsabo