负折射率包层抛物型渐变光纤中轴对称模式的功率限制因子

摘要

本文对包层为负折射率介质而纤芯为渐变折射率介质的光纤中的轴对称模式(TE模和TM模)的传输功率进行了研究。负折射率介质的材料特性用ξ和η(依次为芯层介质与包层介质的介电常数之比和芯层介质与包层介质的磁导率之比)予以描述。导出了此种光纤中，TE模和TM模的能流密度和传输功率的计算公式，进而得到了各模式的功率限制因子(即纤芯中一定模式的传输功率与该模式在光纤中的总传输功率之比)的计算公式。因为模式的传输功率与频率有关，绘制功-频曲线必须利用色散曲线，故又介绍了用矢量场法导出此种光纤色散特性的分析方法，绘出了此种光纤中TE模和TM模的色散曲线。在此基础上绘出了各模式的功率限制因子随归一化频率的变化曲线。
　　 由曲线可以看到，这些模式的功率限制因子曲线在低频段均出现不同程度的凹陷，凹陷最低点(即文中所称的“谷点”)的功率限制因子值随|η|(或|ξ|)的增大而减小，随模式序号的增大而增大。对|η|(或|ξ|)较大的光纤，功率限制因子在一个较大的低频区域内变化不大，其值接近于0；而对|η|(或|ξ|)较小的光纤，功率限制因子在低频区域内有显著的起伏。在频率较高时，功率限制因子对|η|(或|ξ|)则无明显的依赖性。因此，在传输信号频率较低的场合，从降低光纤对接时的耦合损耗的角度考虑，宜选用|η|较小的光纤。但在传输信号频率较高时，|η|(或|ξ|)的取值关系不大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1光纤通信的发展

1.2渐变光纤的应用与研究

1.3负折射率介质材料

第二章负折射率介质材料

2.1负折射率介质材料概述

2.2负折射率介质材料研究与进展

2.3负折射率介质材料应用前景

第三章光纤基本理论

3.1麦克斯韦方程组

3.2亥姆霍兹方程

3.3横向-纵向分量关系式

3.4弱渐变条件下纤芯中的场

第四章负折射率包层抛物型渐变光纤的色散特性分析

4.1负折射率包层中的场

4.2特征方程

4.3 TE和TM模的截止频率

4.4色散曲线

第五章负折射率包层渐变光纤的功率特性

5.1 TE模的功率限制因子

5.1.1纤芯中的传输功率

5.1.2负折射率包层中的功率

5.1.3功率限制因子

5.2 TM模的功率限制因子

5.2.1纤芯中的传输功率

5.2.2负折射率包层中的功率

5.2.3功率限制因子

5.3功率限制因子曲线

5.3.1 TE模的功率限制因子曲线

5.3.2 TM模的功率限制因子曲线

结束语

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表的论文