太赫兹波在光子晶体光纤中传输特性的研究

摘要

太赫兹(THz)波是指频率在100GHz-10THz范围内的电磁波，它介于微波毫米波与红外线之间。它有很多优越的特性，使其具有非常重要的学术和应用价值。到目前为止，对太赫兹波的研究突飞猛进，也相继出现了太赫兹发射器、探测器。然而目前在大多数的实验平台中，太赫兹波是在自由空间中传播，致使在某种程度上难以对其传播进行控制和引导。 光子晶体光纤从提出到实现与应用，迄今为止已经取得了异常迅猛的发展。作为波导的一种，光子晶体光纤的结构使它具有与普通光纤不同的性质，如宽带单模传输、空气导波。此外，光子晶体光纤也为THz波导的研究开辟了另外一条道路。 本文在分析光子晶体光纤特性的基础上，设计并分析了几种新型结构的塑料光子晶体光纤。从归纳整理目前常用的数值分析方法入手，通过比较，选用了兼顾频域和时域的平面波展开法和时域有限差分法，并给出了它们在研究具有二维周期性结构的光子晶体光纤时，参数的选择规则。 在单模单偏振光子晶体光纤方面，提出了一种新型的结构，采用平面波展开法对基空间填充模进行了深入的分析，以此模式为基准判定单模单偏振的区域。同时采用时域有限差分法，数值模拟了场分量的空间分布，进而对结构参数与单模单偏振特性的相互关系做了讨论，为该类型光纤的设计提供了依据。 在高双折射光子晶体光纤方面，提出了两种新型结构——圆形和椭圆形的大孔矩形晶格光子晶体光纤。通过数值分析，高双折射的特性达到了预期效果，这种结构的光子晶体光纤的另一个特点是有可能实现两个偏振方向在相同频率点出现零群色散，同时结构也会成为制约双折射进一步增大的因素。 最后，在实验部分采用模具灌注的方式，制作出了三角晶格太赫兹塑料光子晶体光纤，这也是迄今为止所报道的第一根采用此种方式制作的太赫兹波段光子晶体光纤，为今后进一步实验打下了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章时域有限差分法

第三章平面波展开法

第四章单模单偏振正方晶格塑料光子晶体光纤`

第五章高双折射矩形晶格塑料光子晶体光纤

第六章太赫兹塑料光子晶体光纤制作方法

第七章总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢