Bragg光纖標量有限元法分析.pdf

1、自二十世紀七十年代初低損耗通信用石英光纖誕生以來,光纖光纜已成為信息高速公路基礎設施的關鍵部件,且其應用不斷拓展至航空航天、軍事、工業(yè)、醫(yī)療和傳感等其它領域。傳統(tǒng)光纖已無法滿足各類需求,必須研制具有特殊性能的新型光纖。Bragg光纖是近年來誕生的新型光子晶體光纖,具有獨特的傳輸與非線性光學性能,已成為目前研究熱點。本文從實現(xiàn)Bragg光纖優(yōu)化設計的目標出發(fā),通過研究有限元法和傳輸矩陣法,分析Bragg光纖模式、帶隙以及色散等特征,以期獲

2、得該光纖結構參數(shù)與性能的關系,具有重要的理論與實際意義。 本文第一章回顧了光子晶體光纖的發(fā)展歷程,重點介紹了Bragg光纖的基本概念、特性以及研究現(xiàn)狀等,概述了Bragg光纖的理論研究方法和制備技術。 第二章建立了有限元法和傳輸矩陣法分析模型。從麥克斯韋方程出發(fā),推導了光波導全矢量、半矢量和標量波動方程,采用變分法和伽遼金加權余量法,建立了光波導標量有限元模式分析離散化模型。推導了光波導傳輸矩陣方程,建立了簡化的光子帶隙

3、傳輸矩陣分析模型。兩種模型的結果均與已公開發(fā)表的結果一致,具有較高精度。這些數(shù)值分析模型為后續(xù)研究工作奠定了理論基礎。 第三章給出了本課題組自主編寫的光波導有限元法分析平臺。該平臺分為人機界面、數(shù)據(jù)處理、光波導分析以及數(shù)據(jù)庫四個模塊。以VB編寫了前臺用戶界面,MATLAB作為后臺服務器,基于DDE動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術建立了人機界面與服務器間的實時連接。光波導標量有限元法模場分析模塊、傳輸矩陣法帶隙分析模塊已嵌入該平臺,為進一步分析光