全固光子晶体光纤的特性研究

　　文档类型：硕士学位论文，适用于光学工程、光纤通信、光电材料等专业的研究人员、工程师及高校师生。

　　文档核心价值：该论文系统研究了全固光子晶体光纤的导光机制、色散与损耗特性，提出了一种新型混合导光机制光纤并设计出高双折射低损耗结构，为高性能特种光纤的研发提供了理论依据与设计参考。

　　正文内容：

　　全固光子晶体光纤因其制备简便、易于与传统光纤耦合等优势，在光纤激光器、光纤光栅等领域具有广泛应用。传统光子晶体光纤主要通过折射率导引或光子带隙效应导光，但针对两种机制混合作用的研究相对较少。该论文在分析全固光子带隙光纤的带隙、色散及损耗特性的基础上，提出了一种混合型全固光子晶体光纤，并深入研究了其导光机制与色散特性，最终设计出一种具有低限制损耗的高双折射全固光子晶体光纤。

　　论文首先介绍了全固光子晶体光纤的特性、应用、发展现状及数值模拟方法，并详细阐述了全矢量有限元法的基本原理。随后，研究系统分析了全固光子带隙光纤的带隙、色散、限制损耗及有效模场面积等关键参数，明确了这些参数与光纤结构参数之间的关联规律，为设计具有不同性能的全固光子带隙光纤提供了理论基础。

　　在此基础上，论文提出了一种带有微结构纤芯的混合型全固光子晶体光纤。该纤芯由纯石英与高折射率掺锗棒构成。模拟结果表明，由于中心高折射率棒的引入，光纤的导光机制从纯带隙效应转变为混合导光机制，限制损耗降低了约10⁵至10⁶倍。通过调整中心高折射率棒的半径，可灵活调控光纤的零色散波长，调谐带宽可达260纳米。

　　最后，论文通过引入高折射率椭圆棒，并采用椭圆棒构成包层，设计出一种低损耗的高双折射全固光子晶体光纤。研究模拟了中心椭圆棒对光纤损耗及双折射特性的影响，为实际制备高性能保偏光纤提供了可行的设计方案。该论文的研究成果对推动全固光子晶体光纤在精密传感、超连续谱产生及光纤通信等领域的应用具有重要参考价值。