一、Study on Dispersion Properties of Photonic Crystal Fiber by Effective-Index Model（论文文献综述）
周思雨[1]（2021）在《SiO2光子晶体光纤的结构设计及其传输特性研究》文中提出光纤作为信息化时代的重要工具之一,为通信领域带来了快速发展和进步。近年来我国通信方式逐渐向全光纤模式发展,光纤通信技术容量大、抗干扰能力强、安全性高、波导的传输损耗低,是二十世纪最主要的技术成果之一。康宁公司在1970年成功地研制出了传输损耗为20 dB/km的石英光纤,之后光纤技术得到快速发展。光子晶体光纤（Photonic Crystal Fibers,PCF）作为光子晶体中最有发展前景的领域,近年来引起各学科领域学者的广泛关注。光纤材料不断变化,但其原理和结构并没有发生大的改变,不同的是,光子晶体光纤与普通光纤相比作为一种光学通道,提供了控制和引导光的新方法。PCF具有无限单模、高双折射、高非线性、低限制损耗、高双折射等优异的光学性能,因此在多领域具有客观应用前景。PCF在结构设计上具有灵活性,因此本文将试图从如何设计光子晶体光纤截面入手,结合能够影响光纤光学性能的各种几何因素,如气孔的形状、大小和位置,设计出具有高质量光学性能的PCF。运用COMSOLMultiphysics5.5多物理场耦合软件,采用全矢量有限元分析法（FEM）,模拟计算对应结构下光纤的一系列光学性质。本文给出了详细的利用COMSOL Multiphysics对光子晶体光纤进行数值模拟的研究步骤,探究了占空比和空气孔间距变化对光学性质的影响,并在圆形空气孔呈八角型排布的PCF基础上提出了两种结构的PCF:在原有模型的基础上将圆形空气孔改为椭圆形,并通过改变空气孔的层数探究PCF的一系列光学性质。通过数值模拟,发现本文设计的PCF具有较小的有效纤芯面积,较小的限制损耗,能更好的将光信号限制在纤芯区域,减少了信号传输过程中的失真,同时该PCF具有较高的非线性系数,最高可达110W-1km-1,为高非线性光纤的提供了很好的模型基础,且在1.55μn附近存在0色散波长,能够减小光脉冲失真,比较而言,去一圈空气孔PCF保偏性良好,在整个执行波长范围内具有较大的双折射值,最高可达到0.021,支持在保偏设备中对物理量的高精度测量。
张艺赢[2]（2021）在《短距离模分复用通信系统中新型少模光纤研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着大数据、云计算、虚拟现实等新兴业务的快速发展,短距离光纤通信的容量负荷也在逐年上升,采用模分复用技术提升传输容量是有潜力的解决方案。在短距离模分复用系统中,为解决模式耦合导致的模式信道串扰问题,多于接收端采用多入多出数字信号处理进行均衡,这一方式会使得系统复杂度上升,成本难以负担。因此,产生了应用弱耦合少模光纤以简化或去除接收端复杂均衡模块的方案,该方案能在保证系统容量的同时降低系统成本。弱耦合少模光纤已成为短距离模分复用系统的核心组成部分。目前应用于模分复用系统的光纤存在模式信道数较少、传输距离较近、模间耦合较强等缺陷。针对以上问题,本论文对用于短距离模分复用系统的新型少模光纤进行了研究,分别提出了具有弱耦合、低弯曲损耗、大模场有效面积等多种优势的新型全反射型及光子带隙型少模光纤,能够有效提升系统传输容量、降低模式信道串扰,从而保证短距离传输的稳定性,降低系统复杂度。本文的主要工作如下:一、全反射型弱耦合少模光纤研究对弱耦合的全反射型少模光纤进行了研究,针对其模式间耦合较大、支持模式数较少,非线性抑制不够理想的问题,设计优化了支持4模式传输的弱耦合阶跃型圆芯少模光纤,该光纤可工作在C波段1550 nm附近,模场有效面积可以达到180 μm2以上,相邻传播模式间最小有效折射率差（Mode Effective Index Difference,Δneff）≈0.00055;兼顾了双包层 W 型光纤与 M 型光纤的理论优势,提出沟槽辅助M型光纤结构,并对工作在O波段,支持5模式的沟槽辅助M型光纤进行了优化。该光纤在兼顾模式数量的同时,可达到超过200m2的大模场有效面积以及较好的抗弯曲性能。该光纤能够实现模式间Δneff超过0.001的弱模式耦合,因此可简化模分复用系统中接收端的多入多出均衡模块,有效降低短距离通信系统的复杂度。二、弱耦合的色散平坦少模光子晶体光纤研究对用于短距离模分复用传输的光子带隙型光子晶体光纤进行了理论研究,利用其高双折射、可控的色度色散与极高的非线性,提出了一种色散平坦弱耦合光子晶体光纤结构,并对其进行了几何参数优化。该光纤具有最大模间Δneff超过9.0×10-3的极弱模式耦合,并可支持10个矢量模式,提升了对矢量模式的利用率。由于采用了有利于色散平坦的设计,该光纤能够达到C波段上10个模式的色散平坦,有应用于波分-模分混合复用的大容量短距离通信系统的潜力。三、弱耦合的光子带隙型少模布拉格光纤研究对弱耦合的光子带隙型布拉格光纤进行了研究,探究了一维光子晶体波导用于模分复用通信的可能性。并提出了两种支持矢量模式传输,能够有效提升模式利用率的少模布拉格光纤结构,对其光子能带和损耗性能进行了理论与数值分析:提出了能够在O+C+L宽波段工作的全固体椭圆芯布拉格光纤,该光纤能支持10个矢量模式,具有超过4×10-4的大模间Δneff、较小的束缚损耗与极低的弯曲损耗;结合同轴光纤的优势,研究并设计了弱耦合的空心同轴布拉格光纤,该光纤在C波段上的矢量模式数可提升到16个,具有极高的光纤容量与对矢量模式利用率,为一维光子晶体光纤应用于短距离模分复用传输提供了思路。四、模分复用无源光网络基础传输验证基于所设计的弱耦合阶跃型圆芯少模光纤及全光纤的模分复用/解复用器件,在无源光网络中实现了传输系统验证,并对接收端串扰来源进行了分析。在接收端测量了不同模式信道的传输功率,该系统中模式耦合导致的接收端模式串扰小于13dB;对误码率及眼图进行了测量,经过12 km的少模传输后,LP01、LP11、LP21三种模式的接收机灵敏度分别为-30.1 dBm、-28.8 dBm、-27.9 dBm左右。由于应用了弱耦合光纤,该系统中可以去除接收端多入多出均衡模块,为弱耦合光纤在短距离传输中提供了可行性。
王建帅[3]（2020）在《基于光子晶体光纤的全光纤器件研究》文中研究说明第五代移动通信技术（5G）将要在2020年全面实现商用,国家工信部以及电信科技委员会指出全光网是5G最理想的承载网络。自2016年起,国家“十三五”计划提出实施网络强国战略,大力推进全光网的建设。然而,非全光纤器件存在的模式失配、接入耦合损耗较高等问题严重制约了全光网的发展。因此,器件的全光纤化迫在眉睫。基于光子晶体光纤（PCF）的器件因其独特的空气孔排布结构和优良的导光特性,可有效降低模式失配,提高通信质量。双芯光子晶体光纤（TCPCF）结合了双芯光纤（TCF）和PCF的优势,在全光处理领域有广泛应用。本文以器件全光纤化为目标,围绕PCF和TCPCF开展了全光纤结构的电光调制器、传感器、偏振滤波器以及偏振分束器四类器件的理论与实验研究。主要工作和创新成果如下:1.根据耦合模理论,建立了TCF的调制模型,提出了一种基于D型TCF（DTCF）的全光纤电光调制器。首先实验测试了不同应力下TCF的传输谱,其应力灵敏度为1.36 pm/με,表明TCF的传输谱可通过外界参数调控。根据DTCF中的两个芯子对外界敏感性不同,通过调控电压实现光的强度调制。研究表明,电光调制器的3 d B调制电压为1.26 V,且电压为2.7 V时,调制器具有较高的消光比。该全光纤调制器可降低光纤系统的模式失配,有助于提高调制器的调制速率与带宽。2.提出一种基于PCF的金属表面等离子（SPR）低折射率传感器。PCF的芯子由两层反曲率的扇形环组成,传感器结构简单且性能与偏振方向无关。分析结果表明,该PCF-SPR传感器在低折射率1.20～1.34范围内,灵敏度最高可达-15900nm/RIU。在低折射率溶液准确监测、水杂质检测以及环境测量方面具有良好的应用前景。3.制作了两种基于“单模-光子晶体-单模”光纤结构的SPS传感器并对外界的温度和应力进行了测量。第一种结构采用六环反曲率的空芯PCF,测得该传感器的灵敏度分别为20 pm/oC和0.67 pm/με。第二种结构中研究了实芯PCF的空气孔无填充和填充甘油时的传感特性,填充甘油的传感器灵敏度分别为74 pm/oC和0.43 pm/με。测量结果表明,上述两种结构的SPS传感器均具有较好的抗应力交叉敏感能力,利于温度的准确测量。4.研究了一种基于D型PCF（DPCF）的全光纤可调谐偏振滤波器。在其上表面依次涂覆石墨烯和金,利用SPR效应和石墨烯化学势的改变可实现单波长、双波长以及三波长的偏振滤波,且波长位置灵活可调。分析结果表明,当器件长度为100μm,波长范围为1.0～1.4μm时,偏振消光比高于25 d B;基于所提出的DPCF偏振滤波器,对DPCF的制作工艺进行了研究,采用氢氟酸腐蚀的方法,可为偏振滤波器的最终实现,提供一种表面光滑的DPCF。5.提出了两种基于TCPCF的全光纤可调谐偏振分束器,向光纤空气孔中填充磁流体,通过外加磁场的变化,改变TCPCF的双折射效应,在输出端实现偏振态调谐和转换。利用有限元法对器件性能进行分析,当光纤为圆形孔结构,器件尺寸为8.13 mm,磁场强度为25 m T时,偏振态可实现完全转换。在此基础上,提出了基于椭圆和圆混合孔光纤的优化结构,研究表明,向光纤中心空气孔填充37%的甘油溶液,器件在长度为78μm时可实现偏振分离。向中心空气孔中填充磁流体,器件尺寸为1007μm,磁场强度为40.5 m T时,可实现偏振完全转换。该全光纤可调谐偏振分束器,能够同时实现偏振态的分离、调谐与转换,结构紧凑、易于集成。
刘擎钰[4]（2020）在《光子准晶光纤的结构设计及特性研究》文中提出在移动网络的不断发展过程中,光纤的应用也不断增加,现代光纤技术的不断发展也给光通信带来了飞速的发展。光子准晶光纤（PQF）作为一种新型的微结构光纤,凭借高双折射、可控色散等优良特性受到广泛关注,同时也在许多光学领域上有着重要应用。研究表明,通过改变光子准晶光纤的结构能够使得光纤的光学特性发生变化,通过调节这些参数的变化来实现所需要的光学特性。本文首先对不同结构对光学特性的影响做了简单分析,在此基础上提出了三种新型光纤结构,并从结构上使用有限元法结合完美匹配层边界条件分析了每一个可变参数对于结构光学特性的影响。从四种常见的基本PQF结构入手,对六重、八重、十重、十二重结构PQF进行特性分析,主要关注的有非线性特性以及双折射特性。仿真结果表明,四种结构的非线性差异并不明显,因而进一步针对某一结构具体分析。选取十重PQF进行非线性特性的仿真实验,改变不同圈数的空气孔大小,观察每一圈空气孔对非线性系数的影响。结果表明越靠近纤芯的孔径改变对结构的非线性影响越大。最靠近纤芯的孔径改变0.1μm,对非线性造成的影响超过100W-1km-1,同时密集的孔间距也会导致非线性系数的变化。不同于非线性特性,四种结构的双折射特性具有明显差异。当横纵两坐标轴明显不对称时,即六重、八重PQF,结构的双折射系数更高。证实了通过破坏结构的对称性能够提高结构双折射这一观点。根据所发现的规律,设计了三种PQF结构。单椭圆结构光纤是一种新型兼顾高双折射特性的高非线性光纤,在八重PQF结构基础上,于纤芯处引入单椭圆结构。纤芯的单椭圆不仅有效破坏了原有结构的对称性,提高了双折射,而且使得纤芯的孔间距变得密集,同时增强了结构的非线性。最终获得的优化参数结构在入射光波长为2μm处,兼顾高双折射和高非线性系数两种光学特性。高双折射PQF是一种纤芯处带有两个椭圆空气孔的PQF。纤芯处的两个椭圆空气孔有效的破坏了结构的对称性,提高了x,y两基模方向的有效折射率差值,表现为双折射数值增加。该结构最终优化后的参数结构能够获得的最高双折射高于同等类型的其他结构光纤的双折射,并且损耗不超过10-2d B/m。这种新颖的结构在高性能光学器件中具有巨大的潜力。领结型近零色散的高非线性PQF,在六重对称结构的基础上缩小两侧空气孔,采取两种尺寸的空气孔径构成领结型,并在纤芯处引入两个圆形空气孔。通过实验数据表明,两个孔的引入不仅带来高双折射,并且有效提高的非线性系数。最终获得近零色散的高非线性PQF,同时保持低损耗特性。这类光纤能够在超连续谱产生上具有实际应用价值,在兼顾两种特性的基础上获得高双折射低损耗的光纤。
于锦华[5]（2020）在《新型高双折射光子晶体光纤光学特性的对比研究》文中研究表明光子晶体光纤（photonic crystal fiber,简称PCF）和传统普通光纤对比,拥有着特殊的光学性质,如无截止单模传输、多零色散点特性等,被称为21世纪潜力的十大研究热门之一。光子晶体光纤在设计结构上自由度灵活,可通过调整光纤内部的结构或参数来满足我们所需的要求,如:高双折射的PCF可应用在光通信、光传感等方面;高非线性的PCF在超连续谱产生、光孤子通讯、光开关等领域具有很广泛的应用前景。近年来,人们采用不同的方法对特殊包层结构的光子晶体光纤进行设计和光学仿真,为制造高性能的光子晶体光纤提供了可靠的理论依据。本文根据光子晶体光纤的基本理论,采用有限元方法,设计了两种不同类型的光子晶体光纤,分别是内包层椭圆孔型PCF、全椭圆孔型PCF。并对三圆孔包层型PCF进行理论分析,对其模拟结果展开了深透的性能探究以及应用前景的分析。结果发现:1.提出的内包层椭圆孔型PCF,将其中内包层替换成四个椭圆空气孔和两个小圆空气孔,结果发现,通过调节椭圆率以及小圆空气孔的参数,在通讯波段处可以获得4.22×10-2的高双折射和负色散值,这种新型高双折射的PCF为光开关、保偏光纤等带来了广泛的应用前景。2.设计的全椭圆孔型PCF,通过改变椭圆率仿真研究了其具有的光学特性,结果在通讯波段处可以得到数量级为10-1的高双折射和正色散值。这种全椭圆孔型PCF获得的双折射比普通光纤高三个数量级,为得到高双折射光子晶体光纤奠定了新的思路,另外还可应用于色散的补偿。3.针对已经制造并实际应用的柚子型光纤,建立三圆孔包层型PCF模型,进行了理论分析,在设置的参数下位于通讯波段时可以获得8×10-2的双折射,76km-1·W-1的非线性,且在近红外区出现零色散点。在此基础上,对比分析了前两种不同椭圆孔型的光子晶体光纤,并总结分析了全椭圆孔型PCF和三圆孔包层型PCF的相同点及不同点。
张秀[6]（2020）在《光子晶体光纤中矢量光场特性及应用的数值研究》文中研究表明光子晶体光纤（Photonic crystal fiber,PCF）具有周期性结构和无截止单模特性,通过改变光纤的结构参数即可实现模场尺寸可调、色散可控等特性,被广泛应用于光场调控以及非线性光纤光学领域,在超连续谱产生（Supercontinuum generation,SCG）的研究中具有重要应用。光纤中的矢量光场是一种非均匀偏振光场,由于其偏振状态会随着空间分布的变化而发生改变,在光束的单色横截面上,偏振状态各不相同,因而表现出很多新的光学现象,成了光学领域的研究热点之一。本文基于纤芯中心具有空气孔的石英PCF和As2Se3PCF研究了不同矢量模式的光场分布、限制损耗、有效折射率及色散特性,并对As2Se3PCF中基模(HE11)以及高阶模(TE01、HE21、TM01)泵浦情况下的SCG进行模拟研究。主要研究结果如下:一、设计PCF结构,建立光纤结构的物理模型。通过控制结构参数来获取理想的光纤有效折射率特性及色散、损耗特性。数值分析了光纤中心空气孔直径（从0到1.5μm）以及占空比（从0.70到0.87）对PCF相关特性的影响。在石英PCF和As2Se3PCF中,当占空比为0.75时,随着光纤中心空气孔直径的增大,基模与高阶模之间的有效折射率差异(δneff)减小,而三个高阶模式之间的δneff在逐渐增大。在石英PCF中,中心空气孔直径为1.0μm时,随着占空比的增大,相邻模式之间的δneff也在逐渐增大。在波长2μm处,占空比为0.70时,基模与高阶模之间的δneff最大达到0.03053,而高阶模之间的δneff最大达到0.01199。As2Se3PCF中,在长波处,由于中心空气孔的大小（0.5-1.5μm）远小于传输的波长范围（5-10μm）,所以基模中心空气孔中有场增强的现象发生。在波长5μm处,占空比为0.75时,基模与高阶模之间的δneff为0.03098,高阶模之间的δneff达到0.06867。模式的色散特性受结构波动较大,基模的色散曲线相对高阶模变化更平稳。高阶模式的反常色散区也比基模的反常色散区更宽,这一特性对于SCG的产生有重要影响。优化后的As2Se3PCF的损耗在1-9μm波段保持在～1 d B/m以内,保证了PCF在中红外波段的应用。二、基于As2Se3PCF,研究了基模(HE11)以及高阶模(TE01、HE21、TM01)泵浦情况下的SCG以及SC的相干性。对光纤中心空气孔直径从0到1.5μm每隔0.5μm进行模拟,HE11模式泵浦时,超连续谱（Supercontinuum,SC）的范围依次是1.2-6.0μm、1.9-8.5μm、2.0-8.0μm和1.7-7.3μm。TE01模式泵浦时,SC的范围依次是1.2-6.0μm、1.2-5.5μm、1.2-6.0μm和1.4-6.5μm。HE21模式泵浦时,SC的范围依次是1.2-7.5μm、1.2-5.0μm、1.2-5.0μm和1.2-5.5μm。TM01模式泵浦时,SC的范围依次是1.2-8.1μm、1.2-7.0μm、1.2-6.4μm和1.1-6.6μm。HE11模式的第一个零色散波长（Zero-dispersion wavelength,ZDW）长于其他高阶矢量模式,有利于通过孤子效应的产生更长波段的光。TM01模式的第二个ZDW低于其他矢量模式,因此两个ZDW之间的间隔更短,有利于长波方向产生色散波。因此HE11与TM01模式产生了相对较宽的SC。由于峰值功率过高,噪声被放大,导致产生的SC的光谱的相干性普遍较差。
张璐瑶[7]（2020）在《具有高双折射光子晶体光纤特性分析与研究》文中认为光子晶体光纤是一种基于光子晶体结构衍生的新型光纤,与传统光纤相比具有许多优良特性,如高灵敏度、低限制损耗、高双折射、高非线性等特性。由于传统光纤易受到外界因素以及本身结构的影响,在许多领域会受到限制,无法发挥自身优势,而光子晶体是周期性的介电结构,具有很高的设计自由度,可以通过调整PCF微结构参数、改变纤芯填充的功能性材料以及改变光纤的背景材料来实现具有高双折射特性的光子晶体光纤。近年来,随着对光子晶体光纤研究的不断深入,高双折射光子晶体光纤在通信、生物传感等前沿领域中被广泛应用。本论文主要研究几种不同高双折射光子晶体光纤的特性,如双折射、限制损耗、色散、灵敏度、非线性等特性,通过对其参数、填充物以及背景材料的优化调整,利用有限元法对所设计的光子晶体光纤结构进行数值分析,采用Lumerical仿真软件对几种不同结构的光子晶体光纤特性进行仿真分析,都实现了较好的仿真结果,同时对高双折射光子晶体光纤的传输特性,制备工艺等方面进行了更加深入、系统的研究,主要研究成果如下:（1）提出了一种类椭圆纤芯HB-PCF结构,在实际拉制中,椭圆空气孔很难拉制成功,而且成本较高,而圆形空气孔更易于制造和实现。引入类椭圆型结构,一方面全部由圆形孔组成,光纤更易实现拉制;另一方面双折射率及其他特性可以达到椭圆孔的效果甚至更高。通过对比分析不同孔间距以及纤芯空气孔直径对PCF特性的影响得出最优参数。计算结果表明,在波长为1.55μm时,双折射值可达到1.972×10-2,限制损耗可低至1.69378×10-7dB/m,非线性系数值可高达54.6757 W-1·km-1。（2）设计了一种基于液体传感的HB-PCF结构,研究了椭圆率对PCF各个特性的影响以及在PCF纤芯填充两种不同液体对光纤不同特性的改变。该模型的数值分析和优化结果表明,当?=1.55μm和η=0.6时,PCF1和PCF2的双折射值分别为3.8×10-4和2.8×10-4,限制损耗分别为1.599×10-7 dB/m和3.923×10-8 dB/m,相对灵敏度系数值分别为69.2519%和72.5067%,同时非线性系数分别为44.4076 Km-1W-1和46.5275Km-1W-1。根据数值分析,填充乙醇比填充水更适合液体传感的应用。根据性能分析,本文提出的结构将为PCF液体传感领域提供了新思路。（3）分别采用Ge15As25Se15Te45和Ge20Sb15S65作为HB-PCF的基底材料进行对比分析,通过改变结构参数对光子晶体光纤各个特性进行仿真分析,在优化参数下,设计的HB-PCF结构在中红外波段双折射可达到10-1级,同时也可获得低色散以及低损耗。硫系玻璃是唯一一种具备远红外透过能力的玻璃材料,稳定性较好,将光子晶体结构优点和硫系玻璃材料特性相结合,在超连续谱、光器件等领域具有潜在应用。
徐传祥[8]（2019）在《基于少模光子晶体光纤产生超连续谱的研究》文中研究表明超连续光谱因其超宽的连续光谱范围、高度相干等特性,广泛应用于很多领域,成为光学相干层析技术的首选光源,可有效解决超高速率、超大容量组合复用型光纤传输系统的光源问题。光子晶体光纤以其周期性的包层结构、灵活调节的色散和高非线性等特性,在产生高品质超连续光谱的介质中具有独特优势,而少模光子晶体光纤的模式特性有利于产生更宽的超连续光谱,因此研究少模光子晶体光纤产生超连续光谱,具有重要的学术和应用价值。本文的主要研究如下:（1）阐述了超连续光谱的研究背景,介绍了影响超连续光谱产生的传输特性与非线性特性。结合麦克斯韦方程和亥姆霍兹,推导出单模非线性薛定谔方程。并推广到少模非线性薛定谔方程,阐述了求解方程采用的数值模拟方法。（2）本文提出了一种利用少模光子晶体光纤模式特性产生低泵浦中红外超连续光谱的新方法。选择了在中红外波段高透过率和高非线性系数的Ge11.5As24Se64.5材料作为光子晶体光纤的基底材料,在最内层空气孔周围添加了六个小空气孔,增强了模式间的相互作用和提高了光纤中的非线性效应,降低了光纤中一阶模式的损耗,设计出具有高非线性、低损耗、色散平坦且具有三零色散的少模光子晶体光纤。简化出少模光子晶体光纤产生超连续光谱的理论模型——二模非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶算法进行数值计算,分析了多种非线性效应对超连续光谱的影响:自相位调制占主导作用时,光谱基本以泵浦光中心波长为中心对称扩展;四波混频和交叉相位调制占主导作用时,光谱向长波方向呈现不对称扩展,谱宽变宽;四波混频比交叉相位调制对谱宽扩展影响大。（3）在此基础上,构建了低泵浦少模光子晶体光纤产生中红外超连续光谱的系统,从空气孔层数、占空比和小空气孔直径影响色散与损耗性质的角度优化了少模光子晶体光纤结构参数,再从光纤长度、泵浦光峰值功率、泵浦光峰值功率和泵浦光中心波长影响超连续光谱的角度优化工作参数,得出当泵浦光源中心波长为λ0=3μm,初始脉冲宽度为f0=250fs,泵浦光的峰值功率为P=120W,光纤长度L=3cm时,可产生输出平均功率为-30.5dB,平坦度良好的超连续光谱,光谱范围可从近红外区域到几乎覆盖中红外区域,可满足低泵浦中红外超连续光源的应用需要。
吴君君[9]（2019）在《填充型光子晶体光纤功能器件的设计与性能研究》文中研究指明光与金属和电介质微纳结构相互作用的研究是光电子学领域的核心科学问题之一,气孔填充金属线或镀有金属膜的光子晶体光纤（PCF）集表面等离子体共振（SPR）效应和光纤结构灵活设计的双重优点,为新型光电子器件的研制提供了新的载体和突破点。基于SPR技术的PCF偏振滤波器具有体积小、易集成和消光比高的特点,基于SPR效应的PCF传感器具有灵敏度高、检测范围宽的特点。本文用有限元方法设计并数值仿真了多种具有特殊用途的基于金属填充的光子晶体光纤偏振滤波器和传感器;实验研究了基于光子晶体光纤的酒精填充型温度传感器的特性,可为进一步研发填充型光子晶体光纤偏振滤波器和传感器提供重要参考。论文的主要工作如下:首先,设计了两种镀金膜大空气孔调制的高消光比光子晶体光纤偏振滤波器。它们都包含两个镀金膜的大空气孔,结构的不对称性使得两个垂直的偏振态共振位置很好地分开,金膜的存在使得某一偏振方向的损耗远大于与之垂直的另一偏振方向,从而有效地实现了偏振滤波。利用有限元法和模式耦合理论研究了纤芯模与表面等离子体模之间的耦合现象,分析了金膜厚度、气孔直径及气孔中心位置对光纤滤波特性的影响。通过结构参数的调整,在光通信的两个典型波长1.31μm和1.55μm实现了有效的偏振滤波,该偏振滤波器具有结构简单、长度短和高消光比等特点。其次,设计了两种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤宽带偏振滤波器。一种是圆形气孔六边形排列金膜调制型光纤,另一种是椭圆气孔六边形排列金线调制型光纤。采用有限元法和模式耦合理论对这两种滤波器的传输特性进行了研究,并分析了结构参数对光纤损耗和色散的影响。通过优化圆形气孔六边形排列金膜调制PCF的结构参数,当光纤长度为3 mm时,在1.55μm和1.48μm处,消光比分别可达2084 dB和1902 dB。消光比大于20 dB的可应用带宽为1000 nm,从波长1μm到2μm覆盖了整个光通信波段。再次,设计了两种金覆膜的D型光子晶体光纤折射率传感器和温度传感器。通过在D型面上沉淀金层实现表面等离子体共振,金属膜涂覆的均匀性更好,制备工艺更加成熟,同时D型结构光纤为纤芯的光场泄露提供了通道,增强了纤芯模与表面等离子体模的耦合共振强度。采用有限元法数值模拟并探究了光纤D型面上等离子体模与纤芯模之间的共振效应和耦合机理,并进一步分析了光纤结构参数对传感特性的影响。优化设计的D型折射率传感器最高灵敏度可达31000 nm/RIU,检测范围为1.31至1.40;D型温度传感器的灵敏度高达36.86 nm/°C,检测范围为10°C至85°C。同时提出了一种外环镀金光子晶体光纤温度传感器,并对其传输模式和灵敏度进行了研究,该传感器的最高灵敏度为9.11 nm/°C,检测范围为0°C至60°C。最后,对填充型光子晶体光纤温度传感特性进行了实验测试和性能分析。利用课题组自制的七芯、空芯、柚子型和银线光子晶体光纤,填充酒精作为温敏物质进行了温度传感的实验研究。首先利用毛细效应和压差法相结合的方法对光子晶体光纤的气孔进行酒精全填充,然后利用光纤熔接机将填充后的PCF与普通单模光纤熔接,最后搭建光路,测试其输出光谱并分析其传感特性。实验结果表明,七芯光子晶体光纤的温度传感灵敏度为-4.65 counts/°C,空芯光纤温度传感器灵敏度为13.17counts/°C,银覆膜D型柚子光子晶体光纤的温度传感灵敏度为16.32 counts/°C,银线填充的光子晶体光纤的温度传感灵敏度为38.11 counts/°C。其中银线填充光子晶体光纤的灵敏度最高,其次是银覆膜D型柚子光子晶体光纤,体现了基于表面等离子体共振效应的光纤温度传感器的优势。
罗卓昭[10]（2019）在《少模光子晶体光纤模式分析及其MZ干涉型传感器研究》文中提出光子晶体光纤以其制作原材料多样、光学特性优异和结构设计自由度大等特点,自上世纪诞生以来就备受研究者的关注。其中,少模光子晶体光纤（Few mode photonic crystal fibers,FMPCF）具有传导模式数可控,模式限制能力强,以及模场面积较大等优点,易于实现模式的选择性激发与模式耦合,在模分复用和模式干涉型传感器方面有较多应用。本文设计了一种三圈空气孔型阶跃折射率光子晶体光纤,分析了其模式传输数目与光纤结构参数之间的关系,研究了其传输特性、模式耦合以及模式泄露特性。基于对光纤的制备以及分析的基础之上,进一步研究了基于少模光子晶体光纤的马赫-曾德尔（Mach-Zehnder,MZ）干涉型传感器并应用于应变和温度双参量传感。本文的主要内容如下:（1）基于COMSOL Multiphysics的有限元分析方法,分析了三圈空气孔型阶跃折射率光子晶体光纤的不同包层孔径大小对传输模式数的影响。以“堆栈法”实际制备出的三圈型折阶跃射率光子晶体光纤,介绍了主要的拉制工艺流程。对所制备的光子晶体光纤进行了一系列的传输特性分析,对比了三种结构的光纤传输特性的差异及其存在的原因;测试了少模光子晶体光纤的模场形态以及传输区间等;（2）利用单模光纤（SMF）与FMPCF偏移耦合激励机制,研究了所制备的少模光子晶体光纤中LP01模和LP11模的模式选择性激发与干涉过程,探讨了激发条件对干涉谱图对比度和强度的影响;（3）基于有限元分析方法,对弯曲光子晶体光纤的模式泄露过程进行了研究,分析了三种实际制备的少模光子晶体光纤的弯曲响应特性。在对占空比较小的少模光子晶体光纤的分析基础之上,模拟了不同弯曲半径下的光子晶体光纤光能量的泄露;（4）基于模间干涉的原理,建立SMF-FMPCF-SMF级联的马赫-曾德尔干涉结构模型,对MZ干涉过程中的能量分布及泄漏进行研究。实际制备出结构为SMF-FMPCF-SMF的MZ干涉型传感器,总结了传感器的制备方法。在2060°C的温度区间和0541.2με的应变区间对传感器的双参量测量特性进行研究。测得少模光子晶体光纤MZ干涉仪的温度敏感度为10.78 pm/°C,线性系数为99.72%;应变灵敏度为2.9 pm/με,线性系数为99.68%,同时分析了干涉结构中主要的两组不同模式之间的干涉对温度和应变传感响应特性。
二、Study on Dispersion Properties of Photonic Crystal Fiber by Effective-Index Model（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Study on Dispersion Properties of Photonic Crystal Fiber by Effective-Index Model（论文提纲范文）
（1）SiO2光子晶体光纤的结构设计及其传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 光子晶体光纤研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 光子晶体光纤概述 |
| 2.1 光子晶体 |
| 2.2 光子晶体光纤及其分类 |
| 2.2.1 全反射型光子晶体光纤 |
| 2.2.2 带隙型光子晶体光纤 |
| 2.3 光子晶体光纤的特性 |
| 2.3.1 无截止单模传输特性 |
| 2.3.2 高双折射 |
| 2.3.3 大有效模场面积 |
| 2.3.4 高非线性特性 |
| 2.3.5 限制损耗 |
| 2.3.6 可调色散特性 |
| 2.4 光子晶体光纤的制备 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章光子晶体光纤的理论分析方法 |
| 3.1 有效折射率模型 |
| 3.2 时域有限差分法 |
| 3.3 正交函数模型 |
| 3.4 平面波矢量模型 |
| 3.5 有限元法 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 光子晶体光纤模拟实现 |
| 4.1 全矢量有限元法 |
| 4.1.1 有限元法基本原理 |
| 4.1.2 边界条件选取 |
| 4.2 有限元软件介绍 |
| 4.3 光子晶体光纤数值模拟后处理 |
| 4.3.1 光子晶体光纤的有效折射率 |
| 4.3.2 有效纤芯面积 |
| 4.3.3 非线性效应 |
| 4.3.4 限制损耗 |
| 4.3.5 色散特性曲线 |
| 4.3.6 孔间距变化对PCF光学性质的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 一种新型结构光子晶体光纤数值模拟 |
| 5.1 改进型八角型光子晶体光纤几何模型 |
| 5.2 改进型八角型光子晶体光纤数值模拟结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（2）短距离模分复用通信系统中新型少模光纤研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景及研究意义 |
| 1.2.1 模分复用传输系统及其研究现状 |
| 1.2.2 短距离传输模分复用系统及其研究现状 |
| 1.2.3 弱耦合少模光纤及其研究现状 |
| 1.3 本论文的内容安排及创新点 |
| 2 弱耦合少模光纤研究理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全反射型少模光纤传输理论 |
| 2.2.1 均匀圆波导的基本方程 |
| 2.2.2 光纤中的矢量与标量模式 |
| 2.2.3 有限元法 |
| 2.3 二维光子晶体光纤传输理论 |
| 2.3.1 平面波展开法 |
| 2.3.2 等效折射率法 |
| 2.4 一维光子带隙型布拉格光纤传输理论 |
| 2.4.1 传输矩阵法 |
| 2.4.2 渐近矩阵法 |
| 2.5 少模光纤特性参数研究 |
| 2.5.1 少模光纤的模式耦合 |
| 2.5.2 少模光纤的模场有效面积 |
| 2.5.3 少模光纤的差分模式时延 |
| 2.5.4 光纤弯曲损耗 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 全反射型弱耦合少模光纤研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弱耦合阶跃型圆芯少模光纤研究 |
| 3.3 弱耦合沟槽辅助M型少模光纤研究 |
| 3.3.1 弱耦合沟槽辅助M型少模光纤结构 |
| 3.3.2 光纤参数对弱耦合性能的影响 |
| 3.3.3 光纤参数对模式特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 弱耦合的色散平坦少模光子晶体光纤研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 色散平坦的少模光子晶体光纤研究 |
| 4.2.1 色散平坦的少模光子晶体光纤结构 |
| 4.2.2 光纤参数对弱耦合性能的影响 |
| 4.2.3 光纤参数对色散平坦性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 弱耦合的光子带隙型少模布拉格光纤研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 全固态椭圆芯少模布拉格光纤研究 |
| 5.2.1 全固态椭圆芯少模布拉格光纤结构 |
| 5.2.2 光纤参数对弱耦合性能及束缚损耗的影响 |
| 5.2.3 光纤参数对模式特性的影响 |
| 5.3 同轴空心少模布拉格光纤研究 |
| 5.3.1 同轴空心少模布拉格光纤结构 |
| 5.3.2 光纤参数对弱耦合性能的影响 |
| 5.3.3 光纤参数对模式特性的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 模分复用无源光网络基础传输验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模分复用无源光网络实验架构 |
| 6.2.1 少模光纤设计及模式复用/解复用器 |
| 6.2.2 模分复用无源光网络结构 |
| 6.3 模分复用无源光网络传输性能分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）基于光子晶体光纤的全光纤器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光子晶体光纤的研究进展与应用 |
| 1.2.1 光子晶体光纤的研究进展 |
| 1.2.2 光子晶体光纤的特性 |
| 1.2.3 光子晶体光纤的应用 |
| 1.3 双芯光子晶体光纤的研究进展与应用 |
| 1.3.1 双芯光纤的研究与进展 |
| 1.3.2 双芯光子晶体光纤的研究与进展 |
| 1.4 本文研究内容和章节安排 |
| 2 光子晶体光纤的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光子晶体光纤的模式计算方法 |
| 2.2.1 数值等效法 |
| 2.2.2 有限元法 |
| 2.3 双芯光子晶体光纤的模式特性 |
| 2.3.1 双芯光纤耦合模理论 |
| 2.3.2 双芯光纤的调制理论模型 |
| 2.3.3 双芯光子晶体光纤的模式特性 |
| 2.3.4 双芯光子晶体光纤的耦合特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于光子晶体光纤的传感器研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于光子晶体光纤的SPR折射率传感器 |
| 3.2.1 金属表面等离子体理论基础 |
| 3.2.2 传感器特性研究 |
| 3.3 基于光子晶体光纤的温度应力传感器 |
| 3.3.1 结构与理论 |
| 3.3.2 基于空芯光子晶体光纤的传感器特性 |
| 3.3.3 基于实芯光子晶体光纤的传感器特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于光子晶体光纤的全光纤偏振滤波器研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于D型光子晶体光纤的偏振滤波器 |
| 4.2.1 理论模型 |
| 4.2.2 滤波性能分析 |
| 4.2.3 调谐特性分析 |
| 4.3 D型光子晶体光纤的制作 |
| 4.3.1 D型单模光纤 |
| 4.3.2 D型光子晶体光纤 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于双芯光子晶体光纤的全光纤偏振分束器研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于圆形空气孔的TCPCF可调谐偏振分束器 |
| 5.2.1 理论模型 |
| 5.2.2 结构优化 |
| 5.2.3 性能分析 |
| 5.3 基于椭圆与圆形混合空气孔的TCPCF可调谐偏振分束器 |
| 5.3.1 偏振分束特性 |
| 5.3.2 偏振态的调谐特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文研究成果 |
| 6.2 下一步工作计划 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）光子准晶光纤的结构设计及特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤 |
| 1.2 光子晶体光纤 |
| 1.3 光子准晶光纤 |
| 1.3.1 准晶结构模型 |
| 1.3.2 光子准晶光纤类型 |
| 1.4 光子准晶光纤特性的研究现状与发展 |
| 1.4.1 大模场面积PQF |
| 1.4.2 色散特性PQF |
| 1.4.3 高双折射PQF |
| 1.4.4 非线性PQF |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第二章 PQF的理论分析方法及基本特性 |
| 2.1 理论分析方法 |
| 2.1.1 有效折射率法(EIM) |
| 2.1.2 平面波展开法(PWEM) |
| 2.1.3 多级法(MPM) |
| 2.1.4 有限差分法(FDM) |
| 2.1.5 有限元法(FEM) |
| 2.2 边界条件 |
| 2.3 色散特性 |
| 2.4 非线性特性 |
| 2.5 双折射特性 |
| 2.6 损耗特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 新型单椭圆光子准晶光纤特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 新型单椭圆光纤结构模型 |
| 3.3 数值模拟结果分析 |
| 3.3.1 椭圆率的影响 |
| 3.3.2 椭圆位置的影响 |
| 3.3.3 圆形孔占空比的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高双折射光子准晶光纤特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 新型椭圆高双折射光纤结构 |
| 4.3 数值模拟结果分析 |
| 4.3.1 包层圆形空气孔占空比的影响 |
| 4.3.2 中间六个圆形空气孔占空比的影响 |
| 4.3.3 椭圆空气孔的影响 |
| 4.3.4 孔间距的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 近零色散的高非线性光子准晶光纤特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 近零色散的高非线性光子准晶光纤的结构模型 |
| 5.3 数值模拟分析 |
| 5.3.1 大空气孔的影响 |
| 5.3.2 占空比的影响 |
| 5.3.3 较小空气孔的影响 |
| 5.3.4 引入圆形空气孔后的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介、发表文章及研究成果目录 |
| 致谢 |
（5）新型高双折射光子晶体光纤光学特性的对比研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光子晶体光纤的概念及分类 |
| 1.3 光子晶体光纤的研究现状 |
| 1.4 光子晶体光纤的应用前景 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 第2章 光子晶体光纤的基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光子晶体光纤的特性 |
| 2.2.1 高双折射特性 |
| 2.2.2 高非线性射特性 |
| 2.2.3 灵活可调的色散特性 |
| 2.2.4 其他特性 |
| 2.3 光子晶体光纤的理论研究方法 |
| 2.3.1 有效折射率法 |
| 2.3.2 平面波展开法 |
| 2.3.3 时域有限差分法 |
| 2.3.4 有限元法 |
| 2.4 基于有限元法的COMSOL |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 椭圆孔型光子晶体光纤的光学特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 内包层椭圆孔型光子晶体光纤的光学特性分析 |
| 3.2.1 模场特性分析 |
| 3.2.2 有效折射率特性分析 |
| 3.2.3 模式双折射特性分析 |
| 3.2.4 非线性特性分析 |
| 3.2.5 色散特性 |
| 3.2.6 结论 |
| 3.3 全椭圆孔型光子晶体光纤光学特性分析 |
| 3.3.1 理论模型 |
| 3.3.2 模场特性分析 |
| 3.3.3 有效折射率特性分析 |
| 3.3.4 模式双折射特性分析 |
| 3.3.5 非线性特性分析 |
| 3.3.6 色散特性分析 |
| 3.3.7 结论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 三圆孔包层型光子晶体光纤的光学特性研究 |
| 4.1 理论模型 |
| 4.2 光学特性分析 |
| 4.2.1 模场特性分析 |
| 4.2.2 有效折射率特性分析 |
| 4.2.3 模式双折射特性分析 |
| 4.2.4 非线性特性分析 |
| 4.2.5 色散特性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）光子晶体光纤中矢量光场特性及应用的数值研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 石英光纤和软玻璃光纤简介 |
| 1.1.1 石英光纤简介 |
| 1.1.2 软玻璃光纤简介 |
| 1.2 光子晶体光纤简介 |
| 1.2.1 光子晶体光纤的结构 |
| 1.2.2 光子晶体光纤的种类 |
| 1.3 矢量光束产生的发展及现状 |
| 1.4 超连续谱产生的发展及现状 |
| 1.5 本论文的主要内容 |
| 第二章 光纤中超连续谱产生理论 |
| 2.1 光纤中的色散 |
| 2.2 光纤中的非线性效应基本理论 |
| 2.2.1 自相位调制与交叉相位调制 |
| 2.2.2 受激拉曼散射与受激布里渊散射 |
| 2.2.3 四波混频效应 |
| 2.2.4 孤子效应 |
| 2.3 光纤中非线性薛定谔方程及数值方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光子晶体光纤中矢量光场的基本理论 |
| 3.1 矢量光场基本理论 |
| 3.1.1 矢量光束的数学描述 |
| 3.1.2 光纤模式理论 |
| 3.1.3 矢量光场的分类 |
| 3.2 矢量光场的产生方法 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 石英光子晶体光纤中矢量光场的特性分析 |
| 4.1 基于有限元法的模拟分析 |
| 4.2 基于PCF矢量光场研究的模型构建 |
| 4.2.1 材料选择 |
| 4.2.2 光纤的结构设计 |
| 4.3 石英PCF的矢量光场分布 |
| 4.4 石英PCF的有效折射率和色散特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 硒化物光子晶体光纤中矢量光场的特性分析 |
| 5.1 As_2Se_3 PCF的矢量光场分布 |
| 5.2 As_2Se_3 PCF的损耗特性 |
| 5.3 As_2Se_3 PCF的有效折射率特性 |
| 5.4 As_2Se_3 PCF的色散特性 |
| 5.5 光纤传输性能的优化 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 矢量光场在硒化物光子晶体光纤中超连续谱产生的应用分析 |
| 6.1 模拟参数设置 |
| 6.2 超连续谱的产生 |
| 6.3 超连续谱的相干特性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 进一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（7）具有高双折射光子晶体光纤特性分析与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光子晶体光纤国内外研究动态 |
| 1.3 光子晶体光纤的分类及制备方法 |
| 1.4 高双折射光子晶体光纤 |
| 1.4.1 主要优势 |
| 1.4.2 产生方法及应用 |
| 1.5 论文的主要内容及结构安排 |
| 2 光子晶体光纤理论分析 |
| 2.1 光子晶体光纤特性分析 |
| 2.1.1 高双折射特性 |
| 2.1.2 色散特性 |
| 2.1.3 限制损耗特性 |
| 2.1.4 相对灵敏度特性 |
| 2.1.5 高非线性特性 |
| 2.2 光子晶体光纤数值方法分析 |
| 2.3 有限元法基本原理 |
| 2.4 小结 |
| 3 类椭圆型纤芯HB-PCF设计与理论分析 |
| 3.1 基本理论 |
| 3.2 模型设计 |
| 3.3 数值模拟和结果分析 |
| 3.3.1 模场特性 |
| 3.3.2 高双折射特性 |
| 3.3.3 色散特性 |
| 3.3.4 限制损耗特性 |
| 3.3.5 高非线性特性 |
| 3.4 小结 |
| 4 基于液体传感HB-PCF结构仿真特性分析 |
| 4.1 理论基础 |
| 4.2 结构设计 |
| 4.3 数值模拟和结果分析 |
| 4.3.1 模场特性和高双折射特性 |
| 4.3.2 有效折射率 |
| 4.3.3 限制损耗特性 |
| 4.3.4 相对灵敏度特性 |
| 4.3.5 高非线性特性 |
| 4.4 小结 |
| 5 硫系玻璃HB-PCF结构性能分析 |
| 5.1 基本理论 |
| 5.2 模型设计 |
| 5.3 数值模拟和结果分析 |
| 5.3.1 模场特性 |
| 5.3.2 高双折射特性 |
| 5.3.3 限制损耗特性 |
| 5.3.4 色散特性 |
| 5.4 小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（8）基于少模光子晶体光纤产生超连续谱的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 光子晶体光纤 |
| 1.2.1 光子晶体光纤的简介 |
| 1.2.2 光子晶体光纤的模式特性 |
| 1.2.3 少模光子晶体光纤 |
| 1.3 超连续谱的国内外研进展 |
| 1.3.1 超连续谱产生的方法 |
| 1.3.2 光纤产生超连续谱的国内外研究进展 |
| 1.3.3 少模光子晶体光纤产生超连续谱的国内外研究 |
| 1.4 本文的研究思路及主要内容 |
| 第二章 光纤产生超连续谱的理论及研究方法 |
| 2.1 光纤的损耗和色散 |
| 2.1.1 光纤的损耗 |
| 2.1.2 光纤的色散 |
| 2.2 光子晶体光纤传输特性的数值方法 |
| 2.2.1 有效折射率法 |
| 2.2.2 平面波展开法 |
| 2.2.3 时域有限差分法 |
| 2.2.4 多极化法 |
| 2.2.5 有限元法 |
| 2.3 光子晶体光纤中的非线性效应 |
| 2.3.1 自相位调制 |
| 2.3.2 交叉相位调制及四波混频 |
| 2.3.3 受激拉曼散射和受激布里渊散射 |
| 2.4 光纤中脉冲传输的理论基础 |
| 2.4.1 单模条件下广义非线性薛定谔方程 |
| 2.4.2 少模条件下广义非线性薛定谔方程 |
| 2.4.3 数值方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于少模光子晶体光纤超连续谱的产生与控制 |
| 3.1 二模产生超连续谱的理论模型 |
| 3.2 少模光子晶体光纤的结构及特征参量 |
| 3.2.1 少模光子晶体光纤材料的选取 |
| 3.2.2 少模光子晶体光纤结构的选取 |
| 3.2.3 少模光子晶体光纤的特性参量 |
| 3.3 非线性效应对二模产生超连续谱的影响 |
| 3.3.1 自相位调制对超连续谱的影响 |
| 3.3.2 自相位调制与交叉相位调制对超连续谱的影响 |
| 3.3.3 自相位调制与四波混频对超连续谱的影响 |
| 3.3.4 二模产生超连续谱的分析 |
| 3.3.5 不同非线性效应作用下的超连续谱曲线对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 少模光子晶体光纤产生低泵浦中红外超连续谱的研究 |
| 4.1 少模光子晶体光纤的结构优化 |
| 4.1.1 空气孔层数对光纤色散和损耗的影响 |
| 4.1.2 占空比对光纤色散和损耗的影响 |
| 4.1.3 小空气孔直径对光纤色散和损耗的影响 |
| 4.2 单模产生超连续光谱 |
| 4.3 二模产生超连续光谱系统的建立 |
| 4.3.1 3μm波段飞秒激光光源获得 |
| 4.3.2 单模—少模模式转换器 |
| 4.3.3 偏振滤波器和偏振控制器 |
| 4.3.4 光纤耦合器 |
| 4.4 少模光子晶体光纤产生超连续谱的分析与优化 |
| 4.4.1 少模光子晶体光纤长度对超连续谱的影响 |
| 4.4.2 泵浦光源峰值功率对超连续谱的影响 |
| 4.4.3 泵浦光源脉冲宽度对超连续谱的影响 |
| 4.4.4 泵浦光源中心波长对超连续谱的影响 |
| 4.5 低泵浦中红外超连续谱的应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 致谢 |
（9）填充型光子晶体光纤功能器件的设计与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光子晶体光纤概述 |
| 1.1.1 光子晶体光纤简介及发展 |
| 1.1.2 表征光子晶体光纤特性的几个关键参量 |
| 1.1.3 光子晶体光纤的制造方法 |
| 1.1.4 光子晶体光纤的仿真方法 |
| 1.2 表面等离子体共振技术的研究进展 |
| 1.2.1 表面等离子体共振简介 |
| 1.2.2 表面等离子体共振实现方法 |
| 1.2.3 表面等离子体共振研究进展 |
| 1.3 光子晶体光纤偏振滤波器和传感器的研究进展 |
| 1.3.1 光子晶体光纤偏振滤波器研究进展 |
| 1.3.2 光子晶体光纤传感器研究进展 |
| 1.4 目前存在的问题及本文研究的必要性 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第2章 填充型光子晶体光纤功能器件研究的基本理论 |
| 2.1 光纤中的光波传输场理论和有限元法 |
| 2.2 表面等离子体共振原理 |
| 2.2.1 倏逝波与表面等离子体激元 |
| 2.2.2 表面等离子体激元的色散 |
| 2.2.3 表面等离子体共振条件 |
| 2.3 光纤芯模与等离子体模的耦合理论 |
| 2.4 材料填充型光子晶体光纤偏振滤波器和传感器的基本原理 |
| 2.5 光子晶体光纤的填充方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 镀金膜大空气孔调制的光子晶体光纤偏振滤波器研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 气孔六边形排列光子晶体光纤偏振滤波器设计 |
| 3.2.1 光纤结构设计 |
| 3.2.2 耦合现象 |
| 3.2.3 结构优化 |
| 3.3 气孔正方形排列光子晶体光纤偏振滤波器设计 |
| 3.3.1 光纤结构设计 |
| 3.3.2 结构优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于表面等离子体共振的光子晶体光纤宽带滤波器研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 圆形气孔六边形排列金膜调制光纤宽带滤波器设计 |
| 4.2.1 模型结构 |
| 4.2.2 输出结果与讨论分析 |
| 4.3 椭圆气孔六边形排列金线调制光纤宽带滤波器设计 |
| 4.3.1 模型结构 |
| 4.3.2 输出结果与讨论分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于金覆膜的高灵敏度光子晶体光纤传感器研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于金覆膜的D型光纤折射率传感器设计 |
| 5.2.1 模型结构 |
| 5.2.2 基本理论 |
| 5.2.3 输出结果与讨论分析 |
| 5.3 基于金覆膜的D型光纤温度传感器设计 |
| 5.3.1 模型结构 |
| 5.3.2 输出结果与讨论分析 |
| 5.4 基于金覆膜的外部镀金光纤温度传感器设计 |
| 5.4.1 模型结构 |
| 5.4.2 输出结果与讨论分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 填充型光子晶体光纤温度传感的实验测试与性能分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验设计与光路搭建 |
| 6.3 酒精填充的七芯光子晶体光纤的温度传感特性研究 |
| 6.4 酒精填充的空芯光子晶体光纤的温度传感特性研究 |
| 6.5 酒精填充的银线光子晶体光纤的温度传感特性研究 |
| 6.6 D型银覆膜光子晶体光纤的温度传感特性研究 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（10）少模光子晶体光纤模式分析及其MZ干涉型传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 光子晶体光纤 |
| 1.2.1 光子晶体光纤的制备 |
| 1.2.2 光子晶体光纤的分类与特性 |
| 1.3 少模光子晶体光纤概述 |
| 1.3.1 少模光子晶体光纤 |
| 1.3.2 少模光子晶体光纤在新型光纤器件中的应用 |
| 1.4 光子晶体光纤传导模式控制技术 |
| 1.4.1 熔接耦合型模式调控 |
| 1.4.2 拉锥耦合型模式调控 |
| 1.4.3 功能材料填充型的模式调控 |
| 1.5 MZ干涉型传感器研究进展 |
| 1.6 本文主要内容及创新点 |
| 第2章 少模光子晶体光纤的模式分析及制备 |
| 2.1 少模光子晶体光纤的模式理论分析 |
| 2.1.1 数值模拟方法简介 |
| 2.1.2 数值模拟理论基础 |
| 2.1.3 少模光子晶体光纤的模式分析 |
| 2.1.4 不同气孔大小对光子晶体光纤少模特性的影响 |
| 2.2 少模光子晶体光纤的制备 |
| 2.2.1 少模光子晶体光纤的原材料准备 |
| 2.2.2 少模光子晶体光纤的制备工艺 |
| 2.3 少模光子晶体光纤波导特性分析 |
| 2.3.1 仿真模拟理论基础 |
| 2.3.2 不同气压下三类少模光子晶体光纤的特性分析 |
| 2.4 少模光子晶体光纤的测试 |
| 2.4.1 少模光子晶体光纤的模场形态测试 |
| 2.4.2 少模光子晶体光纤的导光区间测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 少模光子晶体光纤的模式选择性激发与模式泄露研究 |
| 3.1 基于偏移耦合机制的少模光子晶体光纤的模式激发 |
| 3.1.1 偏移耦合激发原理 |
| 3.1.2 少模光子晶体光纤MZ型偏移耦合激发测试 |
| 3.2 少模光子晶体光纤弯曲模型的模式泄露研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 少模光子晶体光纤MZ干涉仪及其传感研究 |
| 4.1 少模光子晶体光纤MZ干涉仪的原理 |
| 4.1.1 模间干涉MZ干涉仪的传感原理 |
| 4.1.2 少模光子晶体光纤MZ干涉仪的制备 |
| 4.2 少模光子晶体光纤MZ干涉仪的温度应变双参量传感 |
| 4.2.1 基于MZ干涉仪的温度应变双参量测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间学术成果 |
四、Study on Dispersion Properties of Photonic Crystal Fiber by Effective-Index Model（论文参考文献）
- [1]SiO2光子晶体光纤的结构设计及其传输特性研究[D]. 周思雨. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [2]短距离模分复用通信系统中新型少模光纤研究[D]. 张艺赢. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]基于光子晶体光纤的全光纤器件研究[D]. 王建帅. 北京交通大学, 2020(03)
- [4]光子准晶光纤的结构设计及特性研究[D]. 刘擎钰. 东北石油大学, 2020(03)
- [5]新型高双折射光子晶体光纤光学特性的对比研究[D]. 于锦华. 哈尔滨师范大学, 2020(01)
- [6]光子晶体光纤中矢量光场特性及应用的数值研究[D]. 张秀. 合肥工业大学, 2020(02)
- [7]具有高双折射光子晶体光纤特性分析与研究[D]. 张璐瑶. 兰州交通大学, 2020(01)
- [8]基于少模光子晶体光纤产生超连续谱的研究[D]. 徐传祥. 南京邮电大学, 2019(02)
- [9]填充型光子晶体光纤功能器件的设计与性能研究[D]. 吴君君. 燕山大学, 2019(06)
- [10]少模光子晶体光纤模式分析及其MZ干涉型传感器研究[D]. 罗卓昭. 武汉理工大学, 2019(07)