宽带单模单偏振光纤的研究.doc
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宽带单模单偏振光纤的研究,16500字 38页摘要 本文提出了一种基于高双折射的新型带宽单偏振单模光子晶体光纤。不同结构参数，d下该单偏振单模光子晶体光纤的传输特性使用了comsol仿真软件matlab模拟。数值模拟结果表明在特定波长范围y偏振模的限制损耗很高，而x偏振模的限制损耗很低，传输一段距离后y偏振模消耗殆尽，从...
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宽带单模单偏振光纤的研究
16500字 38页
摘要 本文提出了一种基于高双折射的新型带宽单偏振单模光子晶体光纤。不同结构参数，d下该单偏振单模光子晶体光纤的传输特性使用了COMSOL仿真软件MATLAB模拟。数值模拟结果表明在特定波长范围y偏振模的限制损耗很高，而x偏振模的限制损耗很低，传输一段距离后y偏振模消耗殆尽，从而可实现单偏振单模运转。恰当的矩形介质层厚度和介质层夹角的选择是本文的关键所在，本文详细分析了矩形介质层厚度和介质层夹角等参数对光纤高双折射特性的影响，通过对结构参数的进一步优化，最后提出了矩形介质层厚度d为300nm，矩形介质层夹角为 的光纤结构。双折射的数量级达到数量级，在1550nm处双折射值高达0.038。在1.21到1.52波长范围内，x偏振模的限制损耗低于0.1dB/m, y偏振模的限制损耗高于10dB/m,实现了243nm的单偏振单模运转带宽。
关键词：光子晶体光纤，单偏振单模，限制损耗，矩形介质层，高双折射
Broadband Single-Polarization Single-Mode Fiber
Abstract In this paper, a new type broadband single-polarization single-mode photonic crystal fiber based on highly birefringence is proposed by using the full vector finite-element method. The confinement loss characteristics of the proposed SPSM-PCF under different structure parameters , d are investigated by using MATLAB and COMSOL simulation software. Numerical simulations reveal that the confinement loss of y-polarization mode is very high, whereas the loss of x-polarization mode is very low at the special wavelength brand. Compared with the x-polarization mode, the y-polarization mode can be suppressed with a shorter fiber length. Rectangular dielectric layer thickness and the dielectric layer angle are the key of this article, the cladding high birefringence have also been studied in detail. Through optimization a new fiber structure is proposed at last, that the rectangular dielectric layer thickness d and half of the angleare 300nm and respectively. The confinement losses of x-polarization are lower than 0.1dB/m, whereas the losses of the y-polarization are larger than 10dB/m within a wavelength range than 1.21 to 1.52, and the single-polarization single-mode operation bandwidth reaches 243nm.
Key words: Photonic Crystal Fiber, Single Polarization Single Mode, Confinement Loss, Rectangular Dielectric Layer，High Birefringence
目录
宽带单模单偏振光纤的研究 VII
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
1.2光子晶体光纤的导管机理及分类 1
1.3保偏光纤到单偏振单模光子晶体光纤的演进过程 1
1.4 单偏振单模光子晶体光纤的研究进展 2
1.5 单偏振单模光子晶体光纤的设计原理及其应用 2
1.6 单偏振单模光子晶体光纤典型结构 11
1.7 本论文的研究重点和论文安排 12
第二章 研究单偏振单模光子晶体光纤的理论以及方法 13
2.1 研究光子晶体光纤的方法 13
2.1.1 平面波展开法。 13
2.1.2 全矢量有限元法 14
2.2 COMSOL求解光子晶体光纤基本原理 14
2.3 限制损耗分析 15
2.4 双折射理论 16
2.5 运用单偏振单模的原因以及实现方法 16
2.6 本章小结 16
第三章 单偏振单模光子晶体光纤特性研究 18
3.1 设计光子晶体光纤的结构 18
3.2 实现单偏振单模原理 19
3.3 结构参数对光纤特性的影响 20
3.3.1 结构参数θ对光纤特性的影响 21
3.3.2 结构参数d对光纤特性的影响 23
3.4 本章小结 29
第四章 总结与展望 31
参考文献 32
致谢 35
16500字 38页
摘要 本文提出了一种基于高双折射的新型带宽单偏振单模光子晶体光纤。不同结构参数，d下该单偏振单模光子晶体光纤的传输特性使用了COMSOL仿真软件MATLAB模拟。数值模拟结果表明在特定波长范围y偏振模的限制损耗很高，而x偏振模的限制损耗很低，传输一段距离后y偏振模消耗殆尽，从而可实现单偏振单模运转。恰当的矩形介质层厚度和介质层夹角的选择是本文的关键所在，本文详细分析了矩形介质层厚度和介质层夹角等参数对光纤高双折射特性的影响，通过对结构参数的进一步优化，最后提出了矩形介质层厚度d为300nm，矩形介质层夹角为 的光纤结构。双折射的数量级达到数量级，在1550nm处双折射值高达0.038。在1.21到1.52波长范围内，x偏振模的限制损耗低于0.1dB/m, y偏振模的限制损耗高于10dB/m,实现了243nm的单偏振单模运转带宽。
关键词：光子晶体光纤，单偏振单模，限制损耗，矩形介质层，高双折射
Broadband Single-Polarization Single-Mode Fiber
Abstract In this paper, a new type broadband single-polarization single-mode photonic crystal fiber based on highly birefringence is proposed by using the full vector finite-element method. The confinement loss characteristics of the proposed SPSM-PCF under different structure parameters , d are investigated by using MATLAB and COMSOL simulation software. Numerical simulations reveal that the confinement loss of y-polarization mode is very high, whereas the loss of x-polarization mode is very low at the special wavelength brand. Compared with the x-polarization mode, the y-polarization mode can be suppressed with a shorter fiber length. Rectangular dielectric layer thickness and the dielectric layer angle are the key of this article, the cladding high birefringence have also been studied in detail. Through optimization a new fiber structure is proposed at last, that the rectangular dielectric layer thickness d and half of the angleare 300nm and respectively. The confinement losses of x-polarization are lower than 0.1dB/m, whereas the losses of the y-polarization are larger than 10dB/m within a wavelength range than 1.21 to 1.52, and the single-polarization single-mode operation bandwidth reaches 243nm.
Key words: Photonic Crystal Fiber, Single Polarization Single Mode, Confinement Loss, Rectangular Dielectric Layer，High Birefringence
目录
宽带单模单偏振光纤的研究 VII
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
1.2光子晶体光纤的导管机理及分类 1
1.3保偏光纤到单偏振单模光子晶体光纤的演进过程 1
1.4 单偏振单模光子晶体光纤的研究进展 2
1.5 单偏振单模光子晶体光纤的设计原理及其应用 2
1.6 单偏振单模光子晶体光纤典型结构 11
1.7 本论文的研究重点和论文安排 12
第二章 研究单偏振单模光子晶体光纤的理论以及方法 13
2.1 研究光子晶体光纤的方法 13
2.1.1 平面波展开法。 13
2.1.2 全矢量有限元法 14
2.2 COMSOL求解光子晶体光纤基本原理 14
2.3 限制损耗分析 15
2.4 双折射理论 16
2.5 运用单偏振单模的原因以及实现方法 16
2.6 本章小结 16
第三章 单偏振单模光子晶体光纤特性研究 18
3.1 设计光子晶体光纤的结构 18
3.2 实现单偏振单模原理 19
3.3 结构参数对光纤特性的影响 20
3.3.1 结构参数θ对光纤特性的影响 21
3.3.2 结构参数d对光纤特性的影响 23
3.4 本章小结 29
第四章 总结与展望 31
参考文献 32
致谢 35
