不同物相氧化鍺空芯波導的模式和損耗研究.pdf

1、本研究工作介紹了空芯光纖的基礎(chǔ)傳輸理論以及二氧化鍺全反射型空芯光波導的特點和應用。首先通過對經(jīng)典Maxwell公式的推導，提出了空芯光纖中各向電磁場分量的解，在此基礎(chǔ)上得到了HE、EH、TE、TM等模式的本征方程，在推導這組方程的過程中避免使用經(jīng)典電磁場波動方程與Bessel函數(shù)方程等通用參量，使本征方程中不含有與微擾解階數(shù)相關(guān)的量。然后利用了標準場方程和Bessel函數(shù)的性質(zhì)，通過獨立推導得到了HE、EH、TE、TM的模式的各向場方程

2、。
　　研究中采用酸誘導液相沉積法在石英玻璃基片上生長出了GeO2膜材料，經(jīng)過不同的熱處理溫度和保溫時間制備出了不同物相結(jié)構(gòu)的氧化鍺膜材料。在同一溫度下隨著保溫時間的增加四方相GeO2的衍射峰強度明顯增強，而六方相GeO2的衍射峰強度先增強后減弱。在保溫時間都為30分鐘時不同熱處理溫度下所制得的GeO2樣品的XRD衍射峰強度也發(fā)生了明顯變化，六方相GeO2的衍射峰強度隨著熱處理溫度的減小先減弱后增強，相比之下，四方相GeO2的衍射

3、峰強度則在熱處理溫度為1000℃保溫30分鐘時是最強的。不同的冷卻制度下，GeO2膜的XRD圖譜中的衍射峰強度也有明顯變化，冷卻速度較快時四方相GeO2的衍射峰強度和六方相的GeO2的衍射峰的強度都增強，但是四方相GeO2的衍射峰強度增強幅度比較大。這些研究表明通過酸誘導液相沉積技術(shù)和熱處理工藝條件的改變制備不同物相結(jié)構(gòu)氧化鍺空芯波導是可能的。
　　研究中以HE模為例，通過使用Steffensen加速迭代法，對處于超越狀態(tài)的模式本

4、征方程進行求解，從而得到了導波歸一化相位常數(shù)U的值，在此基礎(chǔ)上，利用得到的U值及無定形態(tài)、六方晶系和四方晶系GeO2的光學常數(shù)計算了不同模式和不同空芯半徑波導的損耗。在上述復雜運算中我們利用matlab這一簡單易用、人機界面良好且編程簡單、計算精確的計算軟件來完成，并將得到的結(jié)果作圖，分析損耗值的變化。研究結(jié)果表明四方相GeO2發(fā)生反常色散的波長范圍比無定形態(tài)和六方相GeO2范圍更寬，相對應的GeO2全反射型空芯波導的損耗較低，因此通過