双模色散平坦光子晶体光纤的研究

【摘要】光子晶体光纤，因为它的包层是由空气孔排列构成的，所以经常以多孔光纤或者微结构光纤命名。又因为光子晶体光纤包层的空气孔排列得具有周期性，使得人们对它的研究积极性越来越高，它不仅空气孔排列的周期性很严格，还有可调性极强的制作流程，这就让光子晶体光纤有了许多新的特性，是普通的光纤无法具有的，其中包括高的双折射、无截止的单模、可调控的色散、高的非线性等一些显著的特性，还有一些如低的损耗、大的有效模面积等研究得比较少。但对色散特性的研究特别多，比如零色散点的蓝移红移、高负色散特性、色散补偿特性和色散平坦特性等等。光子晶体光纤的色散平坦特性已经作为一个重点对象被研究，且在转换光的波长、密集波分复用及产生超连续谱等方面大量应用，各种各样的排列形状（如六边形、八边形、十二边形、蜂窝形等）、各种各样的纤芯结构的光子晶体光纤也都逐渐被设计并研制出来，光子晶体光纤的研究范围和应用的范围也都在不断扩大。虽然目前为止对光子晶体光纤色散平坦特性的研究已经很多，但都是针对只有基模传输且只缺失一个空气孔结构的光子晶体光纤，研究模式很多的、七个甚至更多个空气孔缺失的人非常少。本论文将从研究七个空气孔缺失的光子晶体光纤出发，研究其双模色散平坦特性。首先利用多极法求出光子晶体光纤的色散方程，然后采用有效折射率法，利用MATLAB语言对求出的色散方程进行编程；接着先任意选取一些数据，使其满足多个模式传输的条件，即采用有效折射率法，利用MATLAB语言计算出这些数据的有效归一化频率值，留下大于2.405的数据，利用CUDOS软件计算出这些数据的有效折射率与波长的关系，并将得出的有效折射率-波长数据对导入已编好的色散方程中，分别在不同的结构参数下借助MATLAB语言模拟出基模和二阶模色散系数随波长的变化曲线，再对模拟出的曲线进行分析，找出基模和二阶模的色散系数随波长的变化规律，按照得出的规律对结构参数进行适当调整，结果分别在不同波段得到了双模色散平坦光子晶体光纤。
【作者】王飞雪；
【导师】冀玉领；
【作者基本信息】山西师范大学，无线电物理，2014，硕士
【关键词】光子晶体光纤；多极法；CUDOS软件；双模色散平坦；

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