包层为单轴晶体材料的光纤非线性及应用

摘要

在超高速超大容量光纤通信系统中，随着对色散和衰减的逐步解决，光纤的非线性成为影响信号传输质量的重要因素。光纤的非线性由光纤的光学参数和几何参数共同决定，因此可通过优化设计光纤以调整其非线性，使其更高效地服务于新一代光纤通信系统或光器件设计。
　　本文利用光波导理论，运用全矢量法模拟分析了单轴晶体包层光纤基模的有效模场面积和非线性系数，并进行数值求解，获得了如下结论：
　　1.单轴晶体包层主折射率比kcl对光纤的模场分布有影响，光纤的有效模场面积随着kcl的减小而增大，在λ>1.3μm时，负单轴晶体（kcl<1）包层光纤具有比传统光纤更大的模场面积和更低的光功率密度。
　　2.在波长λ>1.3μm的范围，单轴晶体包层光纤的主折射率比越小，其非线性系数就越小，表明采用负单轴晶体材料作为包层将能更充分地抑制该种光纤在通信过程中产生的非线性效应；而采用正单轴晶体材料作为包层将使得该种光纤表现出更强烈的非线性效应,该结论为非线性光纤通信器件和非线性光纤传感器的设计提供理论基础。
　　3.一定入射波长下，如λ=1.55μm，在改变主折射率比的同时分别改变光纤半径、纤芯折射率、包层-纤芯折射率差，发现该种光纤的非线性系数有着不同的变化特性，表明同时改变光纤参数以及主折射率比可优化设计该种光纤的非线性系数。
　　4.分别采用负单轴电光晶体铌酸锂（LiNbO3）和弹光晶体磷酸二氢钾（KDP）作为光纤的包层时，利用LiNbO3晶体的电光效应或KDP晶体的弹光效应，通过施加外电场或应变场可实现非线性系数的连续可调。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2光纤中的非线性现象

1.2.1 光纤非线性的研究概况

1.2.2 光纤非线性的应用

1.3单轴晶体包层光纤

1.3.1 单轴晶体材料的特性

1.3.2 单轴晶体包层光纤简介

1.4论文的主要工作

第2章 单轴晶体包层光纤特征方程与非线性理论

2.1 光纤模型及特征方程

2.2 单轴晶体包层光纤非线性理论

第3章 单轴晶体包层光纤非线性特性分析

3.1 引言

3.2数值模拟结果及讨论

3.2.1主折射率对光场分布的影响

3.2.2主折射率对非线性系数的影响

3.2.3光纤结构参数对非线性系数的影响

3.3 本章小结

第4章 电光和弹光效应对单轴晶体包层光纤非线性特性的影响

4.1 引言

4.2 理论分析

4.2.1光纤包层的电光效应

4.2.2光纤包层的弹光效应

4.3 结果与讨论

4.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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