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《哈尔滨工程大学》 2007年
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微结构光学器材功用与特性研讨

关春颖  
【摘要】: 微结构光学器材在未来的光通信、光传感和集成光学中有着广泛的使用,对其进行研讨具有重要的理论与使用价值。光子晶体(photonic crystal,PC)开始是由E.Yablonovitch和S.John于1987年各自从自发辐射和光子局域视点独立提出来的。它是一种介质资料呈周期性散布,改变周期是光波长数量级的特别光学资料。光子晶体最重要的特色是存在光子频率禁带,类似于半导体中的电子禁带,频率落在带隙中的电磁波在光子晶体中是制止传达的,使用这一特色它能够完成恣意地操控光子的运动。因此光子晶体必定成为微结构光学器材资料的首选。 咱们在对光纤技能长时间、很多研讨进程中发生了“纤维集成光学系统”的一种新主意和新思路,即很多光学器材将或许一起集成在同一根光纤中,使之集多种功用于一体,成为一种全光纤化和微型化的集成型信息系统。怎么把光子晶体概念更深化的引进到光纤中,对促进光纤集成技能的开展具有重要意义。 本论文环绕微结构光学器材功用与特性打开深化研讨,规划多种光子晶体器材,并将其引进到光纤中,验证了将光子晶体器材引进到光纤中的可行性,首要作业可归纳如下: (1)首要介绍了光子晶体开展进程及使用远景,接着从麦克斯韦方程组动身,推导出微结构光学器材中光传输所遵从的特征值方程,接着具体论述了论文研讨中用到的理论核算办法:平面波打开法(PWE),时域有限差分法(FDTD),有限元法(FEM)和光束传输法(BPM)。 (2)使用平面波打开法具体剖析了各种结构光子晶体的能带结构特征,评论几许参数对光子带隙的影响,要点研讨了磁导率对蜂窝结构光子带隙的影响,结果表明磁性资料更易发生光子带隙。 (3)规划两种新式彻底带隙光子晶体异质结结构波导,研讨其界面导模特性,研讨左右两头晶格结构做横向摆开和侧向滑移时对界面传导模的影响,核算结果表明,不用做任何晶格移动,两种异质结结构在肯定带隙中就有导模存在,两头晶格横向摆开对导模影响较大,而侧向滑移的影响则较小。 (4)剖析了介质柱排列成方形晶格时,光子晶体耦合器耦合效果长度、耦合臂距离、耦合臂间散射子形状改变对耦合特性的影响,发现耦合臂间散射子形状的微扰能够使耦合器的长度大大下降;初次规划完成了彻底带隙光子晶体偏振和消偏振分束器;然后对光子晶体M-Z干涉仪进行了开始的研讨,并提出光纤集成光子晶体器材的计划。 (5)关于光子晶体光纤核算了各种相关光学参数,使用有限元法研讨了光子晶体光纤液体传感器灌注液体后过渡区光场散布特性;并理论规划多芯光子晶体光纤耦合器功用器材,研讨不同结构下纤芯间的耦合特性。 (6)初次进行了单芯单模光纤与多芯光纤的拉锥耦合机理与试验研讨,结果表明,单芯与多芯光纤使用拉锥法进行耦合是简略可行的,插入损耗可大大下降。
【学位颁发单位】:哈尔滨工程大学
【学位等级】:博士
【学位颁发年份】:2007
【分类号】:TN256

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【引用文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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