论文部分内容阅读
光子晶体光纤以其独特的传导性质及灵活的设计思想深受人们的关注。如今光子晶体光纤的研究已经从理论走向实际应用,多种采取光子晶体光纤作为核心元件的光学系统已经被设计并验证。尽管还存在着如损耗高、制造工艺复杂、价格昂贵等不利于工业应用的因素,但随着拉制工艺的进一步提高,光子晶体光纤必将以其无可比拟的优势成为未来光通信系统的重要组成部分。
本论文的选题来源于国家973项目“基于微结构光纤的光电子功能器件的创新与基础研究(2003CB314906)”、国家自然科学基金项目“集成化、高速率、多参数、大规模新型光纤传感网络关键技术及其应用研究(60736039)”、国家自然科学基金项目“全固光子带隙光纤及全固光子带隙光纤光栅研究(10774077)”、国家自然科学基金项目“基于光子带隙光纤的可调谐光电子器件(50802044)”、天津市自然科学基金项目“新型多功能集成光子晶体光纤Raman放大器(06YFJZJC00300)”、教育部博士点基金青年教师项目“基于液晶填充双芯光子带隙光纤的可调光电子器件(200800551025)”。本文首先阐述了光子晶体光纤和多波长光纤激光器的研究背景以及研究意义,接着研究了双芯光子带隙光纤的耦合特性及传输特性,重点通过数值方法对双芯全固光子带隙光纤以及填充型双芯光子带隙光纤进行了理论分析,并对全固双芯带隙光纤在多波长激光器中的应用进行了实验研究。
本文的主要研究工作和创新性成果包括:
1、本文研究了不同纤芯位置与不同结构参数下的双芯全固光子带隙光纤和液体填充光子带隙光纤的耦合特性,设计出具有无耦合波长、耦合长度存在极值点等奇异耦合特性的双芯光子带隙光纤结构。同时在理论上研究了功能材料填充双芯光子带隙光纤中温度导致光纤耦合长度的变化以及无耦合点的漂移,提出基于此种光纤作为多功能可调谐波分复用/解复用元件的设计方案。
2、通过将一段全固双芯光子带隙光纤引入环形腔激光器中作为滤波器件,实验设计出在5 nm范围内可开关的2～5波长的多波长激光器。各个波长间隔在l nm左右。
3、我们设计了一种基于光子晶体光纤的前向泵浦双通结构拉曼放大器,实验上主要以一段光子晶体光纤与一段高非线性光纤分别作为增益介质进行了前向泵浦双通与后向泵浦双通两种结构的拉曼放大器的实验,对其增益与噪声特性做了比较研究。最终,我们采用了前向泵浦双通光子晶体光纤的结构,并制作了样机一台,其对1600 nm信号光的增益高于20dB,增益带宽大于20nm,同时噪声指数约为10.4。