光子晶体光纤中色散的研究-通信与信息系统专业论文.docxVIP

重庆大学硕士学位论文中文摘要 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I I 摘 要 近十年以来，光子晶体光纤（PCFs），或多孔光纤（Holey fiber）已经吸引了越来越 多的关注。光子晶体光纤是一种在光纤轴向方向具有周期性微结构气孔阵列的光纤。到 目前为止，众多具有非凡特性的光子晶体光纤已经有所报道，例如，无休止单模，高非 线性，平坦色散，大模场面积光子晶体光纤等。由于结构设计上的灵活性，光子晶体光 纤具有传统光纤无法比拟的奇异色散特性。在光子晶体光纤中控制色散能够对光纤通 信，色散补偿，以及非线性光纤光学等实际应用领域有着重要意义。 本文中我们提出了一种具有混合结构的光子晶体光纤。这种光子晶体光纤包层由 4 层气孔组成，其中第 1，2 层气孔具有较小的直径 d1 ，第 3，4 层气孔具有较大的直径 d2 ， 孔间距为 Λ 。同时我们在纤芯中引入一个气孔直径为 dc 的小气孔。这种结构的主要设计 思想是：通过合理地优化纤芯中气孔和内层气孔实现对光子晶体光纤的色散及色散斜率 的有效控制，同时，通过调节外层气孔来增加包层对模场的限制作用，从而达到减小其 限制损耗的目的。在研究过程中，我们利用全矢量有限元方法详细地分析了这种光子晶 体光纤中色散特性与其结构参数的关系。数值结果表明，这种光纤在 1.35 到 1.64 μm 波 段具有 0 ± 0.23 ps/km/nm 的近零超平坦色散特性，并且其在 1.55 μm 出的有效模面积为 18.49μm2, 远小于传统单模光纤（86μm2）。 这种具有近零超平坦色散，并在 1.55 μm 波长处具有较大有效模面积的光子晶体光 纤能很好地应用于波长转换，光数据传输，光参量放大，孤子脉冲传输以及超连续谱的 产生等方面。 关键字：光子晶体光纤，超平坦色散，全矢量有限元方法，光通信 重庆大学硕士学位论文英文摘要 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 II II Abstract Photonic crystal fibers (PCFs), or holey fiber, have attracted more and more attention in past decades. Photonic crystal fibers have a microscopic array of air-holes that run along the fiber length. So far, PCFs with several appealing features, such as endless single mode, high nonlinearity, flat dispersion, large negative dispersion, etc., have been demonstrated. The PCFs possess remarkable dispersion properties which cannot be achieved in conventional single mode fiber due to their flexible structure design. Control of chromatic dispersion in PCFs is important for practical application in optical fiber communication, dispersion compensation, and nonlinear optics. In this thesis, we demonstrate a novel four-ring PCF with two defected rings and a central defected-core. The defected air hole in the core results in mutual compensation between the material dispersion and the waveguide dispersion. The optimization of the two defected rings can further tailor the dispersion curve and reduce the confinement losses. Through the study, we have employed the full-vector finite element method (FEM) to investigate the dispersion properties of the proposed PCF structure.