亞波長直徑光纖波導特性研究.pdf

1、微電子學、光電子學和光子學是現(xiàn)代光通信和光傳感產業(yè)的支柱。隨著器件設計理論和制備工藝技術的發(fā)展，以及對器件工作性能、集成度和能量消耗等要求的提高，微電子和光電子器件的特征線寬或長度已經達到了亞微米和納米尺寸。在網絡通信的信息傳遞材料中，光纖被公認為是現(xiàn)今通信帶寬最大的傳輸介質。在過去30年間，介質光波導的線寬或直徑已經從毫米量級發(fā)展到微米量級，大大促進了其在光子器件，如光通信、光傳感、光功率傳輸系統(tǒng)等中的應用。近年來，已經成功制備出亞微

2、米和納米直徑的光纖(下文統(tǒng)一稱為微納光纖)，它們可以用來構造未來的微米乃至納米光子器件。其中，波導特性的研究是其應用的基礎。本文運用電磁場計算方法，對亞波長直徑光纖及其陣列的波導特性進行了較詳細的研究，獲得了具有一定學術價值和實際意義的創(chuàng)新性結果。 理論建模并分析了單根亞波長直徑實芯和空芯光纖的波導特性。通過合理調整光纖參數，亞波長直徑實芯和空芯光纖均具有大的倏逝波模場。結果表明，亞波長直徑空芯光纖外包層中具有強的倏逝波模場，中

3、空纖芯具有增強的強度分布；改變中空纖芯的大小，可以控制中空纖芯及外包層的模場分布及光纖的波導色散。此種亞波長直徑空芯光纖在原子光學和光纖傳感等領域具有潛在的應用價值。 研究了多根亞波長直徑光纖的耦合特性及模場整形能力。利用亞波長直徑光纖的大倏逝波模場特性，結合時域有限差分方法，數值模擬了多根亞波長直徑實芯和空芯光纖的耦合特性及其模場整形能力。結果表明，多根亞波長直徑實芯和空芯光纖均可以有效耦合。這一特性表明多根亞波長直徑光纖可應