光子晶体光纤的基本特性研究及结构分析
光子晶体光纤(PCF)是一种由在二维方向上紧密排列(通常为周期性六角形)、而在第三维方向(光纤的轴向)基本保持不变的波长量级的空气孔构成包层的新型光纤，因而又称为多孔光纤或微结构光纤。自从1996年Russell等研制出第一根光子晶体光纤以来，它已受到了广泛关注并迅速成为近年来研究的一个热点。理论和实验结果都表明这种光纤具有很多优良的性能，如不截止的单模特性、可控的模场面积、灵活的色散特性、高非线性等，在特种光纤、光电子器件等方面将具有广阔的应用前景，是光纤技术发展的一个新方向。 由于结构上的特点光子晶体光纤，具有两种不同的导光机制，即：全内反射型和光子带隙型。全内反射型光子晶体光纤和普通光纤的工作原理是基本一样的，但也有区别。光子带隙型光子晶体光纤依靠的是一种全新的导光机制，它是光子晶体光纤周期性介质结构所特有的。在周期性的介质材料里，当波长与介质材料的尺寸可以比拟的时候，就会形成光子禁带。而引入线性缺陷，某种频率的光就可以限制在其中传播。正是光子晶体光纤具有不同于传统光纤的导光原理，使得其具有上面提到的很多新特性。 本论文首先介绍了光子晶体和光子晶体光纤的概念、特点、原理、应用前景等基础性概况。然后按照PCF的结构和特性对其进行了归纳和总结。接着在详细了解、比较各种数值方法以后，选择时域有限差分(FDTD)作为主要算法，着重研究了光子晶体光纤FDTD方法计算模型的建立，各种参数设定及在PCF中的引入。文章通过对一些给定结构的PCF进行数值计算和计算机仿真，系统地讨论了光子晶体光纤的光学特性，包括光子晶体光纤模场分布情况，基模有效折射率，归一化频率，色散，模场面积，数值孔径等，特别对移去七孔的普通三角格子PCF的单模特性进行了讨论，在深入分析了光子晶体的结构和特性后，论文最后提出一种改进的正方形结构的PCF和单层气孔趋于无穷的PCF，研究了它们的一些基本特性。
- 作者：
- 陆勇
- 学位授予单位：
- 安徽大学
- 专业名称：
- 电磁场与微波技术
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2007年
- 导师姓名：
- 惠荣庆；吴萍
- 中图分类号：
- TN818；TN253
- 关键词：
- 光子晶体光纤；光子晶体；多孔光纤；时域有限差分；数值模拟；导光机制；光子禁带
- Photonic crystal fibers；Photonic crystal；finite-difference time-domain；numerical simulation