微結構光纖的色散與非線性特性研究.pdf

1、本論文工作是圍繞以下項目展開的：以任曉敏教授為首席科學家的國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)項目“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結構工藝創(chuàng)新與基礎研究”(項目編號：2003CB314900)；教育部科學技術重大研究項目“基于微結構光纖的新一代光通信器件及系統(tǒng)”(項目編號：104046)以及北京市教委共建項目(項目編號：XK100130437)。 微結構光纖結構設計靈活，具有無截止單模傳輸、新奇及靈活可控的色散特性、可控

2、的模場面積、強雙折射效應等傳統(tǒng)光纖不可比擬的特性。這些特性使微結構光纖在光通信和光纖傳感等領域具有廣闊的應用前景。在光通信方面，微結構光纖可用來擴展光通信的波段，可用于色散補償、脈沖壓縮、短波孤子傳輸、超寬連續(xù)譜發(fā)生等等。本論文著重研究微結構光纖的色散與非線性特性的理論和實驗，主要研究內容及創(chuàng)新點如下： 1．研究了商用Rsoft軟件的BeamPROP模塊仿真方法。用Matlab輔助設計微結構光纖端面，采用波束傳播法(BPM)仿真

3、出光束在微結構光纖中傳播的色散與模式特性，處理仿真結果得到色散、非線性特性曲線。 2．利用上述介紹的仿真方法，設計了一種1.55μm波段寬帶色散補償微結構光纖。該光纖具有三層不同的空氣孔直徑，調節(jié)各結構參量得到最佳色散補償光纖，在100nm范圍內補償普通單模光纖(G652)，補償倍數(shù)超過100倍；并研究了非線性與微結構光纖的結構參量之間的依賴關系；最后研究了光纖在制作過程中可能產生的低于3％的隨機誤差引起的色散非線性系數(shù)偏離情況

4、。 3．根據(jù)微結構光纖中脈沖傳輸?shù)姆蔷€性薛定諤方程，使用分步傅立葉算法研究皮秒光脈沖在微結構光纖中的傳輸特性，分析能夠產生超連續(xù)譜的微結構光纖應滿足的色散非線性條件。 4．在分步傅立葉算法仿真的基礎上，利用皮秒光脈沖在光纖中的自相位調制(SPM)效應，準確測量了1550nm波長附近色散平坦微結構光纖非線性系數(shù)。通過測量輸入脈沖的峰值功率和輸出光譜，可以計算出微結構光纖的非線性系數(shù)。該測量方法簡單準確，實驗測量值與光纖的標