W光子晶體光纖濾波機理與特性研究

《W光子晶體光纖濾波機理與特性研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由陳勝平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：W光子晶體光纖濾波機理與特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳勝平
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

具有特定濾波功能的W光纖是近年來光電子學領域的熱門研究課題之一。針對現有常規W濾波光纖存在的製作工藝上的局限性和不能隨意彎曲的問題，結合光電子學領域的另一前沿研究課題- - 光子晶體光纖，本項目提出採用具有折射率凹陷層的光子晶體光纖（W光子晶體光纖）實現長波截止濾波功能的新方案。將W濾波光纖的長波截止特性與光子晶體光纖折射率控制的靈活性有機結合，構建一種全新的長波截止濾波器件。有望突破常規W濾波光纖的製作瓶頸，克服其不能隨意彎曲的缺陷。項目研究採取理論研究為主、實驗驗證為輔的方案。研究光在W光子晶體光纖中的傳輸過程及物理特性，以及其濾波性能隨其結構參數變化的內在規律及物理內涵，得出一套指導設計理論；探索W光子晶體光纖中可能存在的新現象、新規律；建立起完整的W光子晶體光纖研究平台。

結題摘要

具有特定濾波功能的W 光纖是近年來光電子學領域的熱門研究課題之一。針對現有常規W濾波光纖存在的製作工藝上的局限性，結合光電子學領域的另一前沿研究課題——光子晶體光纖，本項目提出採用具有折射率凹陷層的光子晶體光纖（W光子晶體光纖）實現長波截止濾波功能的新方案。將W 濾波光纖的長波截止特性與光子晶體光纖折射率控制的靈活性有機結合，構建一種全新的長波截止濾波器件。和普通W型光纖相比，W型光子晶體光纖最吸引人的特點在於，可以只通過改變光纖的幾何結構就能實現和控制光纖的濾波效果，避免了製作普通W型光纖所需的複雜而且有害於操作者身體健康的摻雜工藝過程。項目研究採取理論研究為主、實驗驗證為輔的方案，按計畫開展並圓滿完成了本項目的所有研究工作。理論方面，建立了基於有限元法的W光子晶體光纖理論仿真平台，開展了W光子晶體光纖傳輸特性的理論研究工作。與常規W光纖傳輸特性進行對比，發現W光子晶體光纖除了具有常規W光纖的長波截止特性外，還具有不同於常規W光纖的新型濾波特性：W光子晶體光纖的損耗並非單純隨波長增大，而是有一個限制損耗峰。更多的理論模擬結合一定的分析表明，W型有效折射率分布導致的長波截止特性和空氣孔包層結構導致的強束縛能力這兩種機制共同作用促使了限制損耗峰的形成。利用這一特性，通過適當選擇W光子晶體光纖的物理結構參數，可以得到具有一定帶阻濾波特性的W光纖。通過大量細緻的理論模擬，掌握了控制W光子晶體光纖損耗特性的有效方法，為W光子晶體光纖的進一步研究與套用奠定了良好的基礎。實驗方面，進行了W光子晶體光纖的實驗製作與測試工作。將實驗室搭建的光子晶體光纖後處理平台用於W光子晶體光纖的製作：採用堵孔的方式對光子晶體光纖的空氣孔進行選擇性加壓或減壓，再將處理好的光纖進行熔融拉錐，成功製作出本項目所設計的W型光子晶體光纖。該方法製作W光子晶體光纖比利用拉絲塔製作所需設備和材料成本均低很多。利用自行研製的寬頻超連續譜光源（光譜覆蓋範圍超過600–1700nm），搭建了基於超連續譜的W光子晶體光纖實驗測試研究平台，開展了W光子晶體光纖傳輸特性的測試工作。實驗結果與理論模擬結果在變化趨勢上具有很好的一致性，驗證了W光子晶體光纖具有所構想的濾波特性。