光子晶体光纤论文：多极法有限元法高双折射高非线性

1、【提示】本文仅提供摘要、关键词、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识 代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。【摘要】近年来，光子品体光纤因其特有的传光特性，已成为当 前光学领域中的一个热门课题。本文所研究的光子品体光纤是一种带 有缺陷的二维光子晶体结构，即光纤结构的横截面上周期性分布着沿 光纤轴向延伸的微气孔结构，因而使得光子品体光纤具有传统光纤无 法比拟的传输特性，例如高双折射、色散特性、非线性等。本文的主 要工作为：采用多极法和全矢量有限元法对设计的光子品体光纤的基 本特性进行了研究。利用CUDOS MOF Utilities软件和有限元软件 COMSOL Multip

2、hysics建立了光子品体光纤的理论模型，并给出了具 体的求解步骤。基于建立的模型，对光子品体光纤的模场分布、双折 射、色散及非线性等特性进行了理论分析。（1）提出了三种不同纤芯 的混合双包层光子品体光纤，对它们的特性进行了分析比较，选择出 性质较好的光纤结构。接下来再讨论空气孔径的大小对该光纤传输特 性的影响。模拟结果表明，光纤结构每层空气孔对传输特性的影响均 不相同：最内层包层空气孔对双折射特性的影响最为明显；色散特性 受次内层包层孔径的影响最大，最内层包层和外包层孔径大小对该特 性的影响较微弱；而限制损耗主要受外包层孔径大小和包层圈数影 响。根据上面的规律，得出了一种具有高双折射、低限制

3、损耗且具有 一定色散补偿功能的光子品体光纤。（2）基于有限元法提出了一种高 非线性光子品体光纤。第一层包层为矩形结构，且x，y方向间距不 同，从而便于获得较高的双折射。其余包层为八边形结构。通过改变空气孔径的大小来获得较高的双折射和较高的非线性系数。理论证明 增加纤芯附近的空气孔径大小便于获得较高的双折射，原因是随着孔 径的增加，纤芯不对称性增强，进而双折射增加。而非线性特性主要 受小纤芯和高占空比的影响。本文中通过增加纤芯附近包层空气孔径 的大小达到减小纤芯和增加包层占空比的目的，从而获得较高的非线 性，同时该光纤结构还具有一定的色散补偿功能。【关键词】光子品体光纤；多极法；有限元法；高双折

4、射；高非 线性；【篇名】光子晶体光纤的特性分析及理论研究【目录】光子品体光纤的特性分析及理论研究摘要5-6 Abstract 6-7 第 1 章 绪论 10-221.1 选题的研究背景和发展历史10-121.2光子品体及光子品体光纤简介 12-151.2.1光子品体12-141.2.2光子品体光纤简介14-151.3光子品体光纤的传输特性15-191.3.1双折射特性15-161.3.2色散特性161.3.3非线性特性16-171.3.4损耗特性17-181.3.5其他特性18-191.4光子品体光纤的制备191.5光子品体光纤的应用19-201.6本论文的主要研究内容20-22第2章研究光子

5、品体光纤特性的数值分析方法22-342.1引言222.2光子品体光纤的数值分析方法概述22-252.2.1光束传播法222.2.2有效折射率法22-232.2.3时域有限差分法23-252.3多极法25-272.3.1多极法的概述252.3.2多极法理论推导25-272.4有限元法27-332.4.1有限元法简介272.4.2有限元法的发展历史27-282.4.3有限元法的分析过程28-292.4.4伽辽金有限元法29-332.5本章小结33-34 第3章 混合双包层光子品体光纤的设计与仿 真34-443.1引言343.2多极法分析软件343.3混合双包层光子品体光纤的物理模型34-423.3.1基模的模场分布373.3.2双折射特性曲线37-393.3.3基模的有效折射率39-403.3.4色散特性曲线40-413.3.5限制损耗曲线41-423.4本章小结42-44 第4章高非线性光子品体光纤的设计与仿真44-564.1引言444.2 -COMSOL仿真过程44-474.2.1前置处理44-454.2.2解题程序45-464.2.3后置处理46-474.3高非线性光子品体光纤的特性分析47-544.3.1高非线性光子品体光纤的物理模型 47-484.3.2能量与场分布图48-504.3.3光纤结构参数对非线性的影响50-514.