【正文】 都可以實現(xiàn)反常色散，基于此人們可以實現(xiàn)孤立子傳播、進行色散補償和超短脈壓縮等。Knight等還給出了零色散波長與纖芯直徑的關系曲線，并指出適當設計纖芯直徑就可以在極寬的波長范圍內(nèi)調(diào)節(jié)零色散點。由于光纖設計很靈活,只要改變孔徑與孔間距之比,即可達到很大的波導色散,還可使光纖總色度色散達到所希望的分布狀態(tài)。km) 都應運而生。但是第三代非線性光學介質(zhì)，光子晶體光纖就很好的解決了這兩者的問題，既能夠保持激光的高功率密度和相互作用長度，又能夠保持脈沖寬度不變。然而，在光子能隙導光PCF中，我們可以通過增加PCF纖芯空氣孔直徑（即PCF的有效面積）來降低單位有效面積上的光強，從而達到大 大減少非線性效應的目的。光子晶體光纖的雙折射屬于形狀雙折射，它是由光纖折射率分布在兩個偏振方向上的不對稱性引起的。最后一個突出的優(yōu)點是對溫度變化不敏感，這一點在保偏光纖的實際應用中是非常重要的。 英國Bath大學(University of Bath)和丹麥工業(yè)大學(Technical University ofDenmark)等早期開展的光子晶體光纖的研究工作在理論和實驗上都獲得了巨大成功，而且以這兩所大學的研究小組為依托分別成立的Blazephotonics和Crystalfibre公司已有產(chǎn)品上市。光子晶體光纖不僅僅采用介質(zhì)中嵌入空氣孔的方式，由兩種介質(zhì)材料和采用摻雜技術來降低包層折射率構(gòu)成的折射率引導型光子晶體光纖已經(jīng)報道，由全固體材料構(gòu)成的光子帶隙光纖也有理論和實驗研究[39]。光子晶體光纖器件方面的研究，包括光子晶體光纖之間的熔接、光子晶體光纖與傳統(tǒng)光纖的熔接、光子晶體光纖開關、光子晶體光纖光柵、光子晶體光纖偏振分束器、光子晶體光纖波長變換器、光子晶體光纖濾波器、光子晶體光纖可調(diào)衰減器、光子晶體光纖禍合器、光子晶體光纖激光器、光子晶體光纖放大器以及光子晶體光纖參量振蕩器和參量放大器等。由于光子晶體光纖具有極大的靈活性和可調(diào)節(jié)性，在通訊領域和飛秒激光領域都具有廣闊的應用前景，因此研究光子晶體光纖的色散損耗特性和強非線性特性具有重要的學術價值和應用價值。光子晶體光纖具有的獨特性能恰恰為解決這兩個技術障礙提供了可能性。另外，與傳統(tǒng)光纖的全內(nèi)反射原理不同，這種光纖允許出現(xiàn)大于直角的光路彎曲，甚至可以在彎曲曲率半徑小于波長的條件下傳播，因而可以在光系統(tǒng)中極大地降低彎曲損耗[29]，提高彎曲狀態(tài)下的傳光(能量)效率，有可能用來制作腫瘤切割和內(nèi)窺鏡等醫(yī)療器件。另外，也可以利用空芯光纖進行小粒子的懸浮、導引及其捕獲等研究[32]英國巴斯大學和丹麥工業(yè)大學等早期開展的光子晶體光纖的研究工作在理論和實驗上都獲得了巨大成功，而且以這兩所大學的研究小組為依托分別成立的Blazephotonics和Crystalfibre公司已有產(chǎn)品上市。天津大學精密儀器與光電子工程學院超快激光研究室王清月教授領導的課題組對光子晶體光纖的超強非線性效應特別是寬帶連續(xù)譜的展寬進行了比較系統(tǒng)和深入的實驗測試研究[34~36]。3)簡單介紹研究光子晶體光纖的理論研究模型，并對這些理論模型的優(yōu)缺點作了比較，為大家研究光子晶體光纖的特性選擇最佳模型提供參考。第二章 光子晶體光纖的數(shù)值模擬COMSOL Multiphysics(多重物理量耦合)原名Femlab(Finite Element Method laboratory)，即有限元方法實驗室縮寫，是使用有限元方法進行多場耦合的一種專業(yè)計算軟件。并且有限元網(wǎng)格可以精細劃分以滿足精度要求，為我們的各種耦合場的計算提供了一個靈活方便的平臺。四、用COMSOL Multiphysics網(wǎng)格菜單設置網(wǎng)格劃分參數(shù)，并對求解區(qū)域進行網(wǎng)格化分，五、設置求解器參數(shù)求解，并顯示模擬結(jié)果.六、有限元后處理。圖21 錐形光子晶體光纖截面示意圖 Multiphysics實現(xiàn)過程 打開COMSOL Multiphysics程序，在模型導覽視窗下選取:空間維度2D。本例中取石英折射率1. 44，空氣的折射率1。默認空間自由波長為0. 3m，本例中輸入1. . 55微米。還可以通過求解菜單下的記錄項察看求解過程中的數(shù)據(jù)。 材料色散對總色散的影響不大，總色散的增加主要取決于光纖的波導色散，波導色散對總色散的影響依賴于光纖的設計參數(shù)，如纖芯半徑和纖芯一包層折射率差△，普通光纖中，由于△不可能做得很大，所以波導色散不能有效提高，而光子晶體光纖中，由于包層中空氣孔的作用，包層的有效折射率可以做得很小，e增大，從而極大地提高了波導色散對總色散的影響。另一個因素是模式的傳播常量聲通過材料色散對波長的隱性依賴，稱之為材料色散。 網(wǎng)格的多少和波長的間隔直接影響所計算色散的精度，網(wǎng)格越多、波長間隔越小所計算的精確度越高。 %%um/pslambda00=lan*1e6。ncal_TM=P2(1)*lam^10+P2(2)*lam^9+P2(3)*lam^8+P2(4)*lam^7+... P2(5)*lam^6+P2(6)*lam^5+P2(7)*lam^4+P2(8)*lam^3+... P2(9)*lam^2+P2(10)*lam^1+P3(11)。dispersion_TM=lam/c.*diff_cal_TM。DD_TM=DD_TM*1e6。g39。隨著光纖直徑的增大，色散曲線更加平坦。圖32 （b）、（c）（d）條形光纖寬度T=500um，575um，640um。其零色散點隨著T的增大，向長波方向移動圖32 （a）圖32 （b）圖32 （c）圖32 （d）第四章 總結(jié)光子晶體光纖由于其區(qū)別于傳統(tǒng)光纖特性及其廣泛的應用前景，、預測光子晶體光纖的傳輸特性，但是大都注重研究的結(jié)論，很少有詳細描述方法的。該方法步驟不僅可以計算各種結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖特性，而且方便簡潔，容易掌握。2）用本文介紹的方法計算更多結(jié)構(gòu)、更多材料的新型光子晶體光纖的特性參數(shù)。參考文獻[1]，Newwyastoguidelight，Science，2002，296(5566):276一277[2] ，PhotonicCyrstals:MoldingtheFlowofLight，Princeton:PrincetonUniversiytPress，1995[3]，P. R. lleneuve，photonic cyrstals:Puttinganewwtist on light，Nature，1997，386(6621):143一149[4] . Villeneuve, M. Piche, Photonic band daps in twodimensional square and hexagonal lattices, Physical Reoiew B, 1992, 46(8):49694972[5] . Birks, . Roberts, . Russell, et. crL, Full 2D photonic band}aps in silica/air structures, Elects0oyiics Letter0s, 1995, 31(22):1941一1943[6] . Knight, . Birks, . Russell, et. crL, All一silica singlemode opticalfiber with nhotonic crystal cladding,Optics Letters, 1996, 21(19):15471549[7] . Knight, . Russell, New ways to guide light, Science, 2002, 296 (5566):276277[8] . Birks, . Knight, . Russell, Endlessly singlemode photonic crystal fiber, Optics Letters, 1997, 22(13):961963[9] . Knight, . Birks, . Russell, et. aL, Properties of photonic crystal fiber and the effective index model, Journal of the Optical Society of America A,1998, 15(3):748752[10] J. Broeng, . Barkou, , et. aL, Highly increased photonic band daps in silica/air structures, Optics Communication, 1998, 156(46):240244[11]. Barkou, J. Broeng, , Silicaair photonic crystal fiber design that permits waveguiding by a true photonic bandgap effect, Optics Letters, 1999, 24 (1):4648[12] . Knight, J. Broeng, . Birks, et. aL, Photonic band dap guidance in optical fibers, Science, 1998, 282(5393):14761478[13] . Cretan, . Mangan, . Knight, et. al.，Singlemode photonic band dap guidance of light in air, Science, 1999, 285(5433):15371539[14]J. Broeng, . Barkou, T. Sondergaard, et. aL, Analysis of airguiding photonic bandgap fibers,Optics Letters, 2000, 25(2):9698[15] 郭巍,周桂耀,倪永婧, 本論文寫作是在導師閆培光副教授和趙俊清師兄的指導下完成的，在整個論文寫作過程中，閆老師給予了悉心指導和幫助，在此特向閆老師表示我最衷心的感謝。您的寶貴意見必將促進作者以后的