低损耗高双折射thz光纤设计.doc

低损耗高双折射THz光纤设计

14000字 35页

目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 太赫兹波 1
1.2.1 太赫兹波概念 1
1.2.2 太赫兹辐射的产生、特点及应用 2
1.2.3 太赫兹波的传输 3
1.2.4太赫兹功能器件 4
1.3 太赫兹技术的研究现状 4
1.4 课题研究的目的与意义 5
1.5 论文结构 5
第二章 THz光纤简介 6
2.1 双折射 6
2.2 几种常见的THz光纤 8
2.2.1 高双折射光子晶体光纤 8
2.2.2 绝缘包覆的金属中空光纤 9
2.2.3 多孔光纤 11
2.2.4 高双折射混合格子太赫兹光子晶体光纤 13
2.3 本章小结 14
第三章 软件模拟设计 15
3.1应用软件COMSOL Multiphysics的介绍和模拟过程以及分析方法介绍 15
3.1.1 COMSOL Multiphysics 软件介绍 15
3.1.2 全矢量有限元法 15
3.1.3 光纤设计 17
3.2 太赫兹光纤设计以及模拟过程 20
3.2.1 设计理论 20
3.2.2 光纤结构以及特性曲线 21
3.3 本章总结 27
第四章 总结与展望 28
参 考 文 献 30


摘要: 低损耗以及高双折射太赫兹光纤的研究一直是一个热点，随着太赫兹技术的发展，越来越多的科研机构开始在这项研究上投入大量的人力物力。本文在介绍了几种太赫兹（THz）光纤及其传输特性的基础上，设计并优化了一种椭圆低损耗高双折射太赫兹光纤。通过改变椭圆光纤结构的参数来降低它的传输损耗，并且提高了模式双折射；光纤结构由三部分组成：空气包层、椭圆管以及管内的空气芯。这种新结构的太赫兹光纤具有低损耗和高双折射的特性，利用有限元软件对所设计的太赫兹光纤进行数值模拟，得到了该光纤的双折射、吸收损耗、空气材料功率分布随频率变化的曲线,仿真结果表明，这种波导在很宽的太赫兹范围内都可以保持10-2的高双折射。此外，模式能量主要分布在聚合物椭圆管内的空气芯中，所以可以有效地减小由材料吸收造成的太赫兹光纤传输损耗。

关键词：太赫兹 双折射 椭圆形 吸收损耗



Design of Low-loss Highbirefringence Terahertz Fiber

Abstract: Research on low loss and high birefringence terahertz fiber has been a hot spot,with the development of terahertz technology,more and more scientific research institutions began to invest a lot of manpower and resources on this study. In this paper,we described several terahertz(THz) fiber and it's transmission characteristics.Designed and optimized a low-loss elliptical terahertz fiber with high birefringence.By changing the configuration parameters of the ellipse, we can reduce the transmission loss and improving the modal birefringence of the fiber.Fiber structure consists of three parts: the air cladding, material layer and the air core.This new structure THz fiber having a low-loss characteristic and a high birefringence.Using finite element software to numerical simulation with the designed terahertz fiber. Obtained the birefringence,the absorption loss, the material of air power distribution vary with frequency curve of the fiber. Simulation results based on full-vector finite element method showed that this waveguide has high birefringence in wide range of terahertz frequency. Witch is 10-2. In addition,since most of the mode power is entrapped in the air core of the elliptical tube, therefore, the absorption of terahertz waveguide loss caused by material can be reduced effectively.

Key words: terahertz birefringence elliptical the absorption loss