全固态光子晶体光纤的色散特性分析与设计

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目全固态光子晶体光纤的色散特性分析与设计作者姓名郭亚梅学科专业光学工程指导教师毕卫红教授2016年5月中图分类号：TN929.11学校代码：10216UDC：535.1密级：公开工学硕士学位论文全固态光子晶体光纤的色散特性分析与设计硕士研究生：郭亚梅导师：毕卫红教授申请学位：工学硕士学科专业：光学工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinOpticalEngineeringAnalysis

2、andDesignofDispersionCharacteristicsofAllSolidPhotonicCrystalFibersbyGuoYameiSupervisor:ProfessorBiWeihongYanshanUniversityMay，2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《全固态光子晶体光纤的色散特性分析与设计》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。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

3、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：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《全固态光子晶体光纤的色散特性分析与设计》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，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。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、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论

4、文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要光子晶体光纤包层结构的可调控性使得它拥得很多普通单模光纤都不具备的优异光学特性，如宽带单模、高非线性、大模场面积、可控色散等，在军事和民用领域均具有十分重要的应用价值，已成为各国研究的热点。其中可控色散特性作为光子晶体光纤重要的性能之一在很多场合发挥着重要的作用，但因为构成光纤材料的石英和空气孔相对较大的折射率差，所以在拉制时必须精确控制其几何参数，否则会

5、引起极大的色散误差，再加上空气孔容易塌陷又或者设计的光纤结构复杂，都会使得它的制备非常困难。因此研究易于拉制、相对折射率差小的全固态光子晶体光纤的色散特性是非常有必要的。本文的主要内容如下：首先，概述了光子晶体光纤的定义分类，介绍了全固态光子晶体光纤的优势和发展历程，表明研究全固态光子晶体光纤色散的意义。其次，介绍了光纤色散理论，概述了几种用于分析光子晶体光纤常用的数值方法，并重点分析了有限元法的理论，以及如何运用基于有限元法的Comsol软件仿真光子晶体光纤，并通过模拟NL-2.6-825型光纤色散曲线，验证

6、了本文构建的有限元模型的正确性。再次，分析掺杂不同浓度的锗和氟时石英的材料色散，并针对以掺锗石英为基底，掺氟石英为介质柱的单芯和双芯全固态三角晶格光子晶体光纤来分析其色散随光纤结构参数的变化规律，为近零平坦色散光纤的设计提供理论基础。最后，通过大量的计算和仿真，找到了能够实现近零平坦色散的单芯和双芯全固态光子晶体光纤的结构参数，并对下一步的工作进行了展望。关键词：全固态光子晶体光纤；有限元法；色散；掺杂；近零平坦色散I燕山大学工学硕士学位论文AbstractPhotoniccrystalfibercanachi

7、evemanyexcellentopticalpropertiesthattraditionalfiberscannotachieve,suchasendlesssinglemode,highnonlinearity,largemodearea,controllabledispersion,etc.Itiswidelyappliedinmilitaryandcivilfieldsandhasbecomeatopicofgeneralinteresttoresearchersinmanycountries.Man

8、yimportantapplicationsofphotoniccrystalfibersarerelatedtotheirdispersioncharacteristics.Itisnecessarytopreciselycontrolgeometricparametersofphotoniccrystalfiberduringdrawingbecauseofthelargerela