《矩形晶格结构双芯光子晶体光纤耦合特性研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矩形晶格结构双芯光子晶体光纤耦合特性研究（学位论文-工学）（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单 位 代 码 ： 10293 密 级 ： 公 开硕 士 学 位 论 文论 文 题 目 ：矩形晶格结构双芯光子晶体光纤耦合特性研究学 号姓 名导 师学 科 专 业研 究 方 向申请学位类别论文提交日期1010030930耿开胜关建飞 副教授光学工程光纤通信与光波技术工学硕士2013.02Research on Coupling Characteristics ofDual-core Photonic Crystal Fiber withRectangular Lattice StructureThesis Submitted to Nanjing University of Posts and
2、Telecommunications for the Degree ofMaster of EngineeringByGeng Kai-shengSupervisor: A.P. Guan Jian-feiFebruary 2013南 京 邮 电 大 学 学 位 论 文 原 创 性 声 明本 人 声 明 所 呈 交 的 学 位 论 文 是 我 个 人 在 导 师 指 导 下 进 行 的 研 究 工 作 及 取 得的 研 究 成 果 。 尽 我 所 知 ， 除 了 文 中 特 别 加 以 标 注 和 致 谢 的 地 方 外 ， 论 文 中 不 包含 其 他 人 已 经 发 表 或 撰 写 过 的
3、 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得 南 京 邮 电 大 学 或 其 它教 育 机 构 的 学 位 或 证 书 而 使 用 过 的 材 料 。 与 我 一 同 工 作 的 同 志 对 本 研 究 所 做 的任 何 贡 献 均 已 在 论 文 中 作 了 明 确 的 说 明 并 表 示 了 谢 意 。本 人 学 位 论 文 及 涉 及 相 关 资 料 若 有 不 实 ， 愿 意 承 担 一 切 相 关 的 法 律 责 任 。研 究 生 签 名 ： _ 日 期 ： _南 京 邮 电 大 学 学 位 论 文 使 用 授 权 声 明本 人 授 权 南 京 邮 电 大 学 可 以 保 留 并
4、 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 印件 和 电 子 文 档 ； 允 许 论 文 被 查 阅 和 借 阅 ； 可 以 将 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入有 关 数 据 库 进 行 检 索 ； 可 以 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存 、 汇 编 本 学 位论 文 。 本 文 电 子 文 档 的 内 容 和 纸 质 论 文 的 内 容 相 一 致 。 论 文 的 公 布 （ 包 括 刊 登 ）授 权 南 京 邮 电 大 学 研 究 生 院 办 理 。涉 密 学 位 论 文 在 解 密 后 适 用 本 授 权
5、书 。研 究 生 签 名 ： _ 导 师 签 名 ： _ 日 期 ： _摘 要基于光子晶体光纤的耦合器具有结构简单、尺寸小、参数调节方便、耦合效率高、损耗低、设计灵活等优势，可以用来制作各种易于集成的光无源器件，诸如：光子晶体光纤定向耦 合 器 及 其 偏 振 分 束 器 。本文在横向模式耦合理论的基础上，采用有限元法分析了矩形结构双芯光子晶体光纤的模场分布及其耦合特性，研究发现由于双芯光子晶体光纤的高双折射特性与其气孔结构阵列参数具有密切的关系，增大竖直方向气孔间距或缩小横向气孔间距并减小气孔半径都有利于减小光纤的耦合长度，并可使耦合长度差也相应减小，因而可以通过改变光纤结构参数来调节耦合器
6、件的耦合长度及耦合比；利用此种结构并依据两偏振方向耦合长度相同的特点，设计了两种结构参数不同的与偏振方向无关的定向耦合器，通过比较发现，在晶格参数为竖直间 距 等 于 1.7m， 气 孔 直 径 d 为 0.728m， 横 向 间 距 w 取 值 1.02m 时 ， 所 设 计 的 耦 合 器 可以 在 中 心 波 长 1.55m 附 近 实 现 功 率 耦 合 达 到 90%以 上 带 宽 超 过 410nm 的 工 作 带 宽 ； 在 W 和 分 别 取 1.1m 和 1.7m 的结构参数下，采用加入椭圆气孔的方法设计了一种新型偏振分束器 ， 采 用 光 束 传 播 法 对 其 耦 合 长
7、 度 及 分 离 比 特 性 作 了 模 拟 及 分 析 ， 实 现 了 短 耦 合 长 度 (125m)和 高 分 离 比 (-38dB)特 性 ， 并 且 分 离 比 小 于 -20dB 的 带 宽 超 过 了 80nm。关键词：光 耦 合 器 ； 光 子 晶 体 光 纤 ； 有 限 元 法 ； 光 束 传 播 法 ； 耦 合 长 度 ； 分 离 比IAbstractCoupler based on Photonic Crystal Fiber (PCF) has some superiorities such as simple structure,micro-size, conveni
8、ent parameter adjusting, high coupling ratio, lower loss, flexible designing,these superiorities will be used in optical powerless devices which can be integrated in otherdevices easily, for example: directional coupler and polarization splitter based on photonic crystalfiber.Mode distribution and c
9、oupling characteristics of photonic crystal fiber with rectangularstructure are analyzed by Finite Element Method (FEM) based on transverse mode coupling theoryin this paper, the research demonstrate that, due to the relationship between high birefringence andhole structure array, the coupling lengt
10、h and ratio of devices can be adjusted by changing thestructure parameter, and enlarging hole pitch in vertical or reducing hole pitch in horizontal anddecreasing hole diameter can shorten the coupling length of fiber and the difference of couplinglength in x- and y- polarization simultaneously. Two
11、 dual-core PCF-Coupler unrelated topolarization with different structure parameter are designed based on this structure and identicalcoupling length in the two orthotropic directions, when upright pitch is 1.7m, hole pitch 0.728mand transverse pitch 1.02m, the bandwidth over 410nm with power couplin
12、g greater than 90% canbe realized near the center operating wavelength 1.55m in the coupler designed. A newpolarization splitter is proposed by inserting elliptical holes with parameter w and setting as1.1m and1.7m respectively, the performances of coupling length and extinction ratio arenumerical s
13、imulated and analyzed via Beam Propagation Method(BPM), and short couplinglength(125m) and high extinction ratio(-38dB) are realized also, and the bandwidth with extinctionratio below -20dB exceeding 80nm.Keywords: Optical coupler; Photonic Crystal Fiber; Finite Element Method; Beam PropagationMethod; Coupling Length; Extinction RatioII目 录目 录 . III第 一 章 绪 论 . 11.1 光 子 晶 体 光 纤 简 介 . 11.1.1 光 子 晶 体 光 纤 及 其 分 类 . 11.1.2 光 子 晶 体 光 纤 的 特 性 . 21.2 光 子 晶 体 光 纤 的 研 究 进 展 及 应 用 领 域 . 41.2.1 双 芯 光 子 晶 体 光 纤 的 研 究 进 展 . 41.2.2 光 子 晶 体 光 纤 的 应 用 领 域 .
