文档介绍：燕山大学
硕士学位论文
蜘蛛网包层结构空芯光纤的数值模拟
姓名:霍亮
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:李炳新
20060301
摘要空芯光纤是光子晶体光纤研究的一个热点领域,顾名思义空芯光纤的芯层是由空气构成的,光在空气芯中传播,到目前为止一共有三类空芯光纤,分别是庀恕⒐庾哟缎凸庾泳骞庀恕⒒沸谓峁笲光纤,它们都是利用光子带隙的机理来束缚光的。这三类空芯光纤在制作上或多或少都存在着一定的困难,因此,课题组在研究、参考以上这三类光纤的基础上,对庀俗髁烁慕岢鲋蛛网包层结构空芯光纤,只利用一种介质材料,并且解决了结构力学支撑问题。本文系统的介绍了全矢量平面波法,利用这种方法全面计算、分析了蜘蛛网包层结构空芯光纤包层的带隙特性,通过计算得出包层中高折射率材料层厚度的取值范围;分析了在包层中高折射率材料层厚度取固定值时,空气层宽度对光纤中基模所允许的归一化频率范围影响的变化规律:分析了高折射率层使用不同材料时,这种光纤中基模所允许的归一化频率范围的变化规律;以此为基础讨论了包层结构参数的制作容差,并且给出了包层结构参数的设计标准;对于利用材料和空气制作的形成全方位反射镜的可行性作了分析;最后介绍了利用降维的时域有限差分法计算这种光纤模式场分布图,并定性的分析了蜘蛛网包层结构中支撑条对模式损耗的影响。本论文对蜘蛛网包层结构空芯光纤的结构参数的光学特性做了全面的分析,为今后的实际制作打下了坚实的理论基础。关键词光子晶体;光子带隙;空芯光纤;蜘蛛网包层结构;全矢量平面波算法:时域有限差分算法
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导师签名:翻转髫苏霍乱日期:“年率燕山大学硕士学位论文原创性声明燕山大学硕士学位论文使用授权书不保密日期:矽站年年月艿日日期:弦彩年平月莎日本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文《蜘蛛网包层结构空芯光纤的数值模拟》,是本人在导师指导下,在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知,论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字《蜘蛛网包层结构空芯光纤的数值模拟》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有,本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,可以公布论文的全部或部分内容。保密口,在年解密后适用本授权书。本学位论文属于朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉”作者签名
第滦髀引言由于电子、计算机科技的长足进步,使得通信工业近几年来的发展突飞猛进,随着计算机与通信的结合,综合业务数据厦成为电信的主流,由此产生的大容量多元化通信纾菏荨⒂跋瘛⑹友丁⒋婺酥粱议电话等拇溆氪⒋妫约翱焖佟⒆既返氖荽恚憷返芈涞降缧传输媒体的肩上,由此产生的大容量传输媒体及处理多元化通信业务所需的传输网络,已成为光纤通信中的两个重要问题。光纤通信技术的发展已有三十多年的历史,年高锟博士在英国缧攀笛槭沂紫忍岢鲇么渴英玻璃光纤作长距离光波导的可行性,并以实验证明纯石英玻璃的极低损耗,适合作长距离光波导及通信的传输介质。由电报的发明、微波至光纤通信,人类的通信技术约有甑睦罚畛跤玫绫ùúバ畔ⅲ俾屎艿只有几个痵,后来用铜线通电话,速率相当于/5庇霉庀死醋鞒距离传输介质时,信号传输速率可达到数,所以光纤通信传输量比一般铜线大万倍以上。以前长距离及远洋通信,靠海底铜缆或人造卫星传送花费太大,由于通信费用高昂而不被轻易使用,有了高通信量的光纤光缆通信系统以后,远洋通话费变得十分经济,造成远洋电话费的大幅下降,人人可用,可以说光纤通信技术的发展与应用,大大缩短了世界各地的距离,增进了人类相互通信沟通的能力。然而现代光通信正向着超远距离、超大容量的方向发展,今天的网络时代是以/方向演进。未来是以三年为网络的一个世代,其传输速率需求会增长倍。但是其中一些关键问题如降低光信号传输过程中的色散与损耗,拓宽可用的通信光波段,信号的放大与整形,以及消除或利用光纤的非线性效应等问题都亟待解决。常规石英光纤发展到今天,面对科学技术的进步以及需求的不断增长而出现的以上问题,要继续前进步伐十分艰难,需要采取革/
光子晶体命性的变革。例如,随着年代密集波分复用技术的发展和应用,一根光纤中要传输许多信道,传输功率大量增加,产生了有害的非线性效应。为减小非线性效应,前几年康宁公司全力研发并推出了他们的力作,一种非零色散位移光纤创笥行婊