摘要
空芯反谐振光纤(Hollow-coreAnti-resonantFiber,HC-ARF)在空气孔纤芯内进行光传输，与传统的实芯光纤相比，克服了材料、散射等本征损耗，具有低损耗、宽带、高损伤阈值、低时延、低非线性和低色散等特点，在光通信、传感器、激光器、物质检测和光电子器件等领域具有广阔的应用前景。本文使用有限元法，研究包层管、嵌套管的变化对传输特性的影响，并且研究HC-ARF的色散特性和保偏特性，主要研究内容如下： 设计不同包层管数的HC-ARF。研究发现椭圆包层管长半轴固定，基模损耗和单模特性达到最佳时的包层管短半轴相近，7管HC-ARF可以取得最低的基模损耗和最好的单模特性。设计半椭圆包层管HC-ARF，研究发现包层管曲率变化对光纤传输特性有显著影响。 研究6管嵌套的HC-ARF。发现嵌套管在0-2μm内垂直移动能够降低基模损耗；嵌套管旋转移动会增加基模损耗。当嵌套管边沿与纤芯距离保持不变时，嵌套管直径在一定范围内变化对光纤的基模损耗影响不大。嵌套管椭圆率变化对光纤的基模损耗和单模特性影响较大，当波长为1.19μm，光纤获得低损耗和好的单模特性。 研究一种具有单模、低损耗、宽带和近零平坦色散传输特性的HC-ARF。在波长=1.32μm-1.57μm，色散始终在0-1ps/(nm?km)的范围内，基模损耗小于0.01dB/km，高阶模式消光比大于1000。研究光纤色散，发现纤芯直径和管壁厚度对光纤色散有显著影响。通过增加纤芯直径，可以获得更大波长范围的近零平坦色散。改变管壁厚度可以控制光纤的零色散波长。管壁厚度还可以控制光纤的色散曲线，在宽波长范围内实现近零平坦特性。此外，光纤可以获得较大负色散特性，可用于色散补偿。 提出一种新型具有一个包层环、两个嵌套谐振管和两个嵌套硅管的HC-ARF。光纤中的包层环有助于降低x偏振的基模损耗，增大偏振消光比。并且，嵌套硅管可以大大改善双折射。包层环、嵌套谐振管和嵌套硅管的组合可以使光纤获得低基模损耗、单偏振和高双折射。此外，y弯曲方向对光纤的传输特性有很大影响。对于5.8cm的弯曲半径，x弯曲方向的光纤总弯曲损耗较低，为0.004dB/m。
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