【正文】 參考文獻(xiàn)[1] E．Yablonovitch．Inhibited Spontaneous Emission in SolidState Physics and Electronics．Physical Review Leaers，1987，58(20)：20592062[2]J．C．Knight,J．Broeng,T．A．Birks．eta1．Photonic Band Gap Guidance in Optical Fibers．Science，1998，282：14761478[3] 王文杰，郭林，[J]．光通信技術(shù)，2004．7：12—15．[4]王文杰,郭　林,[ J ]. 光通信技術(shù), 2006, 1: 58 60.[5]胡明列．飛秒激光脈沖在光子晶體光纖中傳輸特性的研究．【天津大學(xué)博士學(xué)位論文】．2004：23—36[]艷云，侯藍(lán)田，李秋菊,．紅外，2006，27(2)：15[6]樓仁海，符果行，袁敬閃，電磁理論．成都：電子科技大學(xué)出版社，1996．池灝，曾慶濟(jì)，、應(yīng)用和研究進(jìn)展[J].(5):534537[7]GUO Shangping，SACHARlA．Simple Plane Wave Implementation for Photonic Crystal Calculations[J]．Optics Express,2003,11(2):167175．[8]BrechetF,MareouJ,Pagnoux [J].光纖技術(shù)，2000，E85C(4)：881—888．[9]Ward A J，Pendry J B．Calcuating ghotonic Green39。在信息存儲(chǔ)和顯示上，光子晶體光纖都還有著巨大的潛力。雖然本論文在上述研究方面取得了一些成果，然而由于時(shí)間限制和實(shí)驗(yàn)條件的限制，色散和非線性也應(yīng)該成為一個(gè)重要的研究方向。并利用相同的方法分析了色散和非線性特性。第三章對(duì)PCF單模、色散、非線性進(jìn)行了討論。本文在第一章對(duì)本課題的研究背景，結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用進(jìn)行了概述。 總 結(jié) 近年來(lái)，光子晶體光纖憑借其優(yōu)異的特性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多樣性以及在光通信領(lǐng)域的應(yīng)用前景，成為科研院所、高校的研究熱點(diǎn)。圖 412 四邊形晶格光子晶體光纖電場(chǎng)強(qiáng)度的三維分布另外，光子晶體光纖的模場(chǎng)直徑隨工作波長(zhǎng)的變化而變化。越大，模場(chǎng)直徑越大；的調(diào)節(jié)是輔助性的。所以在光子晶體光纖中需要計(jì)算模場(chǎng)直徑，作為描述傳輸光能量集中的參數(shù)，它關(guān)系到與其它器件耦合的效果。而有一部分在包層區(qū)域中傳輸。圖411截面電場(chǎng)分布（，）從圖中我們可以很清晰的看到，改進(jìn)的正方形結(jié)構(gòu)TIRPCF能有效將光場(chǎng)束縛在纖芯中, 經(jīng)過(guò)計(jì)算 ，正方形結(jié)構(gòu)的PCF能夠很好的在較寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)單模傳輸。 　TIR型PCF的非線性系數(shù)的計(jì)算A． 不同空氣孔直徑下非線性 孔間距=, =, 圖 47 PCF的非線性系數(shù)【16】隨空氣孔直徑大小的變化如圖所示，PCF的非線性系數(shù)γ隨著空氣孔直徑的增大而增大。由此，光纖中非線性系數(shù)和纖芯有效面積的關(guān)系為= ，是非線性折射率系數(shù)。在這里用的是有效折射率法來(lái)討論P(yáng)CF的非線性系數(shù)。以石英為基質(zhì)材料，截面分為包層區(qū)和芯區(qū)，包層為均勻空氣柱按六角形排列形成周期性結(jié)構(gòu)：芯層中心原空氣孔缺省而形成纖芯。 .1 實(shí)芯六角形光子晶體光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)與非線性系數(shù)的關(guān)系 根據(jù)實(shí)芯六角形光子晶體光纖（TIR型PCF）的非線性效應(yīng)研究系數(shù)的計(jì)算公，參量為有效纖芯面積，是光纖的重要參數(shù)之一。 光子晶體光纖的非線性 在這個(gè)章節(jié)中，我們主要以纖芯分別為實(shí)芯和空(氣)芯的六角形光子晶體光纖為模型，通過(guò)改變光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如空氣孔直徑d和孔間距人來(lái)探討PCF的非線性系數(shù)。隨著人們對(duì)光子晶體光纖制作和理論研究的不斷深入，光子晶體光纖的高度色散【15】可調(diào)特性為色散補(bǔ)償光纖的設(shè)計(jì)提供了新的機(jī)遇。167。光纖可以保持單模傳輸特性。167?？偵⑴c波導(dǎo)色散的計(jì)算公式：，為材料色散，為波導(dǎo)色散，為基模的有效折射率，材料色散可直接由Sellmeier（賽爾邁耶爾）方程得到。167。（4）偏振模色散 指單模光纖中偏振色散，簡(jiǎn)稱PM（Polarization Mode Dispersion），起因于實(shí)際的單模光纖中基模含有兩個(gè)相互垂直的偏振模和，沿光纖傳播過(guò)程中，由于光纖難免受到外部的作用，如溫度和壓力等因素變化或擾動(dòng)，使得兩模式發(fā)生耦合，并且它們的傳播速度也不盡相同，從而導(dǎo)致光脈沖展寬，展寬量也不確定，便相當(dāng)于隨機(jī)的色散。具體來(lái)說(shuō)，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，進(jìn)入包層中的光強(qiáng)比例就越大，這部分光走過(guò)的距離就越長(zhǎng)。進(jìn)入包層內(nèi)的這部分光強(qiáng)的大小與光波長(zhǎng)有關(guān)，這就相當(dāng)于光傳輸路徑長(zhǎng)度隨光波波長(zhǎng)的不同而異。(3) 波導(dǎo)色散 由于光纖的纖芯與包層的折射率差很小，因此在交界面產(chǎn)生全反射時(shí)，就可能有一部分光進(jìn)入包層之內(nèi)。(2)模式色散 模式色散又稱模間色散，光纖的模式色散只存在于多模光纖中。 色散的概述(1) 材料色散 光的波長(zhǎng)不同，折射率n就不同，光傳輸?shù)乃俣纫簿筒煌２▽?dǎo)色散與光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)參量有關(guān)，因此合理設(shè)計(jì)光纖的結(jié)構(gòu)，即調(diào)整包層空氣孔的尺寸d和孔間距，可以有效的控制波導(dǎo)色散。色散特性也是光纖的一個(gè)非常重要的性能,包括材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散。 = = = = 圖44 空氣孔直徑的增大時(shí)模場(chǎng)分布截面圖在幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的情況下，在空氣孔間距不變的情況下，隨著空氣孔直徑的增大，模場(chǎng)就越集中在纖芯部分；當(dāng)=，光在光子帶隙型光子晶體光纖中傳輸效率最高， 或的光子晶體光纖不易制作，超過(guò)閾值繼續(xù)增大時(shí)，包層區(qū)域的有效折射率就越小，于是纖芯與包層之間的折射率差就越大，這將加強(qiáng)全反射效應(yīng)，更多的光波場(chǎng)將被限制在纖芯中。 當(dāng)包層空氣孔間距=，纖芯結(jié)構(gòu)對(duì)模場(chǎng)的影響。產(chǎn)生與普通光纖相似的全反射現(xiàn)象。這說(shuō)明了對(duì)于長(zhǎng)波長(zhǎng)，空氣孔洞的排列對(duì)光子晶體光纖的場(chǎng)分布有更大的影響。經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)在波長(zhǎng)較短時(shí)，纖芯中的能量更加集中，反之則能量擴(kuò)散到包層中。 a 波長(zhǎng)=800 b 波長(zhǎng) =1100 C 波長(zhǎng) =1300 d 波長(zhǎng)=1550圖 43 PCF 截面電場(chǎng)分布【13】 圖43 是PCF 截面電場(chǎng)分布,它的橫坐標(biāo)是x軸，縱坐標(biāo)是Y軸，越接近纖芯場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)。 模場(chǎng)分布圖 計(jì)算波長(zhǎng)分別為800，1100，1300和1550的光波在六邊形排列的光在晶體光纖的電場(chǎng)分布圖。（）=（）