单模单偏振光子晶体光纤及设计及其特性研究开题报告00001.doc

研究生学位论文开题报告 （学术型研究生） 课题名称 单模单偏振光子晶体光纤设计及其特性研究 课题来源 (导师研究课题 □自选课题 □其它 项目所属性质 □基础研究 (应用基础研究 □综合研究 □其它 姓名 李慧 学 号 层次 硕士研究生 所在学院 理学院 学科专业 光学 指导教师 李曙光 开题时间 2014年11月5日 燕山大学研究生学院制 姓名 李慧 学号 入学时间 2013年9月 课题名称 单模单偏振光子晶体光纤设计及其特性研究 开题报告时间 2014年11月5日 开题报告地点 理学楼417 开题报告评审小组成员 姓名 职称 工作单位 组长 房晓勇 教授 燕山大学理学院 组 员 朱艳英 教授 燕山大学理学院 徐天赋 副教授 燕山大学理学院 文灵华 副教授 燕山大学理学院 杜会静 副教授 燕山大学理学院 秘书 杜会静 副教授 燕山大学理学院 指导教师对开题报告的意见： (同意进行开题答辩 □不同意进行开题答辩 导师签字： 2014 年 11 月 5 日 学科对开题报告的意见： □同意进行开题答辩 □不同意进行开题答辩 负责人签字： 年 月 日 1、立论依据 课题来源及研究的目的和意义： 课题来源： 国家自然科学基金项目“基于非硅基大模场光子晶体光纤的高功率中红外宽带频谱展宽的理论和实验”(2012.1－2015.12), 项目编号项目负责人：李曙光。 国家自然科学基金项目“基于表面等离子体共振的石英基金属填充光子晶体光纤的设计制备及性能研究”(2015.1-2018.12), 项目编号:项目负责人：李曙光。 研究目的及意义： 保偏光子晶体光纤由于具有传统光纤无法实现的独有特性[1]，例如高非线性、平坦色散、高双折射等，已经引起通信研究者们极大的兴趣，近年来有关各种结构保偏光子晶体光纤的报道非常频繁[2]-[5]。可是，这些保偏光子晶体光纤偏振模之间的串扰并没有彻底根除，偏振模色散影响仍然存在。于是，一种仅传导基模的一个偏振态模式的新型单偏振单模光子晶体光纤引起极大的关注，在光纤通信系统和光纤传感系统中有着广泛的应用前景[6]。 单偏振单模光子晶体光纤继承了光子晶体光纤结构设计灵活的优良特点，通过简单调节结构参数就可以方便地制作出不同单偏振单模带宽、不同限制损耗、不同色散等传输特性[7]不同的新型偏振保持光子晶体光纤。单偏振单模光子晶体光纤能够有效地克服偏振串扰、偏振相关损耗以及偏振模色散等问题，从而改善光器件以及光传输系统的稳定性，可广泛应用于高功率光纤激光器、光纤陀螺、光纤起偏器等偏振敏感型应用领域[8]，现已成为光子晶体光纤研究热点之一。 由此可见，利用光子晶体光纤结构多变性以及光子晶体光纤基底种类的多变性，实现光子晶体光纤的器件化应用，在理论和实际应用中都具有重要的研究价值。 2、文献综述 国内外研究现状及分析： 单偏振单模光子晶体光纤继承了光子晶体光纤结构设计灵活的优点，近几年国内外研究者设计了各种结构的单偏振单模光子晶体光纤[9]-[12]。总结起来设计原理可以归为两类[13]：第一类，在纤芯附近引入双折射结构。这样就会使得基模的一个偏振态的有效折射率小于包层的有效折射率，由于这个模式不满足全反射定律不能在纤芯中传播，是个截止模式。与此同时另一个偏振态的有效折射率大于包层的有效折射率，这个模式满足全反射定律而能在纤芯中传播。所以这种方法就称作截止法。第二类，可以称作耦合法。这种方法主要是应用“谐振耦合理论”，在特定波长附近使得基模的一个偏振态模式与包层模或者包层高损耗区的模式满足“横向谐振耦合方程和条件”，这时相应偏振态的光场能量就会在纤芯和包层间震荡衰减。这个偏振模式相应的泄露损耗会显著增大而迅速衰减，这时另一个偏振模因不满足谐振条件而在纤芯中较低损耗传输，由此可以实现单偏振单模运转。 单偏振单模光子晶体光纤一直以来都是国内外研究的热点，主要研究进展如下： 2003年Kunimasa Saitoh设计了一种慢轴模限制损耗为10-3dB/m，SPSM区域为180 nm单模单偏振光子晶体光纤[14]。此后,Kunimasa Saitoh又对这种结构进行了改进。经过改进，Kunimasa Saitoh在1.48μm-1.6μm，使传导模的限制损耗低于0.1 dB/km,实现了低限制损耗单偏振单模运转。但是，这两种结构由于完全依赖于纤芯双折射，所以其单偏振单模运转区域非常窄。 2005年燕山大学Ming-Yang