微納光纖的導(dǎo)波及遠(yuǎn)場(chǎng)特性研究.pdf

1、隨著器件設(shè)計(jì)理論和制備工藝技術(shù)的發(fā)展，微型化是電子和光子器件的重要發(fā)展趨勢(shì)，如今微電子和光電子器件的特征線寬或長(zhǎng)度己經(jīng)達(dá)到了亞微米和納米尺寸。近年來(lái)，隨著低損耗微納光纖的成功制備，使得構(gòu)造微米乃至納米光子器件成為可能。微納光纖以其低傳輸損耗，大模場(chǎng)倏逝波和小尺度等特性，在光通信，光傳感等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
　　 本文首先介紹了微納光纖的制備及研究進(jìn)展，然后概述了微納光纖器件的發(fā)展歷史，隨后對(duì)微納光纖的基本理論和方法進(jìn)行了分

2、析研究，最終模擬研究了微納光纖的導(dǎo)波和遠(yuǎn)場(chǎng)特性。本文所做的工作如下：
　　 (1)根據(jù)光纖模式理論，從麥克斯韋方程出發(fā)，采用數(shù)值模擬的方法，對(duì)微納光纖的導(dǎo)波特性進(jìn)行了分析，分別討論了微納光纖內(nèi)部及包層的模場(chǎng)和能量分布。結(jié)果表明，當(dāng)光纖直徑減少到一定值(如800 nm)時(shí)，模場(chǎng)彌散很厲害，微納光纖的大部分能量在包層中以倏逝波的形式傳輸，光纖的有效模面積可以超1000μm2。此種大模場(chǎng)特性在光纖傳感領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　

3、　 (2)利用衍射理論，對(duì)微納光纖的遠(yuǎn)場(chǎng)特性進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)縮小纖芯的直徑，可以獲得較大的遠(yuǎn)場(chǎng)分布面積。同時(shí)通過(guò)拉錐石英光纖，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了微納光纖能夠有效的傳輸導(dǎo)波并將其輻射出去。這些理論分析對(duì)微納光纖的制備和特性分析具有一定的理論和實(shí)際意義。
　　 (3)運(yùn)用微擾分析的方法計(jì)算復(fù)折射率光纖增益特性。通過(guò)求解出復(fù)折射率光纖復(fù)傳播常數(shù)，得到光纖的復(fù)數(shù)模折射率。對(duì)于階躍型的微納光纖，導(dǎo)出了包層為復(fù)折射率時(shí)增益的解析關(guān)系式。