热极化光纤芯包界面阻碍效应的研究

摘要

石英玻璃是一种非晶材料，具有宏观中心反演对称结构，因此不具有二阶非线性效应。近年来人们发现，通过热极化技术可以使石英玻璃材料产生可观的二阶非线性。这对于制造新型光纤及光纤型器件具有非常重要的意义。
　　芯包界面阻碍效应会对光纤热极化过程产生显著影响，目前其阻碍效应的机理并不十分明确。基于光纤热极化二维载流子模型，本文理论研究了光纤热极化过程中的芯包界面阻碍效应，并基于芯包界面阻碍效应提出了具有多芯层结构的热极化光纤，研究了影响芯包界面阻碍效应的三个因素:纤芯的载流子初始浓度，纤芯的载流子迁移率，芯包界面的低载流子迁移率对光纤热极化过程以及芯包界面阻碍效应的具体作用，给出了这些因素对芯包界面阻碍效应造成的影响规律。研究结果表明，芯包界面阻碍效应不仅是由芯包界面的低载流子迁移率引起的，纤芯的载流子迁移率、载流子初始浓度均是引起并影响芯包界面阻碍效应的因素。基于芯包界面阻碍效应将在芯包界面处产生电场峰值这一现象提出了多层纤芯结构热极化光纤。研究了不同的纤芯结构、不同的载流子迁移率下不同载流子初始浓度在多层纤芯热极化光纤中对其纤芯内二阶非线性效应的影响。研究结果表明纤芯层数的增多、纤芯载流子迁移率和载流子浓度的降低均会使多层纤芯热极化光纤的纤芯内二阶非线性系数增大。本文关于光纤热极化芯包界面阻碍效应的研究结果完善了对于芯包界面阻碍效应的解释，对光纤热极化实验有重要指导意义。同时，提出的多层纤芯热极化光纤对控制热极化诱导电场分布，提高纤芯内二阶非线性系数，提升热极化光纤器件的性能有重要意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 光纤热极化技术

1．1．1 热极化光纤的研究历程及现状

1．1．2 当前研究面临的问题

1．2 热极化光纤的应用和发展前景

1．3 本论文的主要内容

2 二阶非线性及二维双载流子漂移扩散模型

2．1 二阶非线性光学效应

2．1．1 二阶非线性

2．1．2 对称特性

2．1．3 非线性强度的简化

2．1．4 二阶非线性在各项同性介质中的产生

2．2 石英玻璃材料热极化及光纤热极化的原理

2．3 二维双载流子漂移扩散模型

2．4 本章小结

3 热极化光纤芯包界面阻碍效应的研究

3．1 双孔光纤热极化的芯包界面阻碍效应

3．2 双孔光纤热极化芯包界面阻碍效应的研究

3．2．1 μcci、μcore、Ccore分别单独作用

3．2．2 μcci与μcore、μcci与Ccore共同作用

3．2．3 μcci、μcore、Ccore三因素共同作用

3．3 本章小结

4 多层纤芯热极化光纤

4．1 多层纤芯光纤热极化特性研究

4．1．1 双层纤芯热极化光纤

4．1．2 多层纤芯热极化光纤

4．1．3 多层纤芯光纤热极化规律

4．2 多层纤芯热极化光纤载流子变化研究

4．2．1 多层纤芯光纤纤芯载流子迁移率大于包层

4．2．2 多层纤芯光纤纤芯载流子迁移率小于包层

4．2．3 多层纤芯热极化光纤载流子变化规律

4．3 本章小结

5 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集