双包层光子晶体光纤热效应及其影响分析

摘要

本文对双包层光子晶体光纤热效应及其模式特性的影响进行了深入的分析和研究,采用有限元方法构建了双包层光子晶体光纤的多物理场耦合模型。建立了双包层光子晶体光纤截面的热传导方程,分别研究了双包层光子晶体光纤径向温度分布与光纤结构参数、换热条件和热负载的关系。进一步地研究了热效应对光纤基模的有效折射率、有效模场面积和模场分布的影响。双包层光子晶体光纤的径向温度分布与其结构参数紧密相关。最高温度位于纤芯的中心,并且随着空气孔比例的增加而增大。同时纤芯的温度随着换热系数和热负载的降低而降低。光纤的温度梯度随着换热系数和热负载的增加而线性增加。热效应同样影响光纤基模场的分布。热负载从10 W/m增加到30 W/m时,基模有效折射率逐渐增加,基模的有效面积线性降低。并且波长越短,基模场收缩越明显,热效应越严重。