摘要
自高锟提出光纤以来，光纤极大地改变了人类社会。随着时代的进步，人们对光纤性能的要求越来越高。空芯反谐振光纤作为空芯光纤的一种，由于具有低损耗、宽传输带宽、单模传输等优良特性，成为目前空芯光纤领域的研究热点。近年来，研究人员提出了许多新型空芯反谐振光纤，其应用领域也变得越加广泛。本论文设计了一些新型反谐振空芯光纤结构，通过有限元分析方法研究其传输特性的变化并优化了结构参数，以获得性能良好的空芯光纤结构。主要内容如下： （1）设计了一种新型负曲率反谐振空芯光纤结构，其包层由半圆管和圆管混合组成，对不同的嵌套方式进行了研究，利用有限元分析方法对这些光纤结构的泄漏损耗及双折射进行了仿真计算，发现设计的结构能够实现低损耗及高双折射特性，通过对比选出了性能最佳的嵌套方式，进一步研究了结构参数对该光纤结构光学特性的影响。仿真结果表明，优化后的负曲率反谐振空芯光纤结构在1.55μm处的x和y偏振基模的泄漏损耗分别为4.25×10?4dB/m和1.63×10?3dB/m，对应的双折射系数为2.54×10?5。 （2）为了减少光纤结构缺陷引起的副作用，论文提出了将正、负曲率包层相结合来构建空芯光纤的思路，设计了一种部分负曲率反谐振空芯光纤结构，光纤具有多个反射层，且没有横向节点，论文利用正、负曲率包层中的包层模与纤芯高阶模相位匹配耦合来滤除高阶模，在多谐振层下实现了低损耗单模运转。仿真结果表明，此结构在1.07μm~1.524μm的宽带范围内，x和y偏振基模的泄漏损耗分别小于5.36×10?3dB/m和1.0×10?3dB/m，且x和y偏振基模的优值分别达到2547和22596。
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