中期檢查初稿PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1中期檢查初稿中期檢查初稿16:58:222/42新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用 第1頁/共31頁16:58:233/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查（1）.概述光子晶體光纖（Photonic Crystal Fiber，PCF） 折射率導(dǎo)模型光子晶體光纖(TIR-PCF) 光子帶隙型光子晶體光纖（photonic band gap，PBG）折射率導(dǎo)模型PCF： 將光子晶體及缺陷結(jié)構(gòu)引入光纖中而形成的二元光子晶體結(jié)構(gòu)， 其結(jié)構(gòu)為石英光纖中軸向均勻，截面為周期性排列空氣孔。折射率導(dǎo)模型PCF導(dǎo)光原理：新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光

2、纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用corecladnn第2頁/共31頁16:58:234/42（1）.概述碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用幾種光子晶體光纖實物第3頁/共31頁16:58:235/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用（1）.概述PCF的幾種特有特性（與傳統(tǒng)光纖相比） 高雙折射，平坦色散，單偏振單模，低非線性及大有效模面積。 高雙折射PCF的幾種應(yīng)用: 光纖傳感，光纖濾波器，光纖通信等PCF雙折射：yxeffeffnnn 第4頁/共31頁16:58:236/42

3、碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用（2）.高雙折射PCF的國內(nèi)外最新研究進(jìn)展 依照文獻(xiàn)研究的PCF的特點，可以歸納為以下四類實現(xiàn)方法:第一類是在纖芯附近引入局部非對稱性的光子晶體光 纖結(jié)構(gòu)第二類是具有各向異性包層的光子晶體光纖第三類是具有微結(jié)構(gòu)纖芯的光子晶體光纖第5頁/共31頁16:58:237/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用第一類是在纖芯附近引入局部非對稱性的光子晶體光纖結(jié)構(gòu) 該高雙折射PCF采用減小中間一排空氣孔的方法,獲得了高達(dá)3.710-3的雙折射

4、 A. Ortigosa-Blanch, J. C. Knight等，”Highly birefringent photonic crystal fibers” ，September 15, 2000 / Vol. 25, No. 18 / OPTICS LETTERS第6頁/共31頁16:58:238/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用 該高雙折射PCF是由缺失的兩個空氣孔組成纖芯,形成光纖折射率分布的二階對稱性。其主要參數(shù)為雙折射大于0.001，零色散波長為700nm。 Theis P. Hansen, Jes Broe

5、ng等人，“Highly Birefringent Index-Guiding Photonic Crystal Fiber”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 13, NO. 6, JUNE 2001第7頁/共31頁16:58:239/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用第二類是具有各向異性包層的光子晶體光纖1.Andrew Michie, John Canning等人,” Temperature independent highly birefringent photonic

6、 crystal fibre”, 18 October 2004 / Vol. 12, No. 21 / OPTICS EXPRESS 51602.M. J. Steel and R. M. Osgood等人, ”Polarization and Dispersive Properties of Elliptical-Hole Photonic Crystal Fibers”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 19, NO. 4, APRIL 2001 第8頁/共31頁16:58:2310/42一.緒論碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖

7、的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用 右圖橢圓型空氣孔高雙折射PCF是由哥倫比亞大學(xué)提出的橢圓孔高雙折射PCF。該P(yáng)CF具有極高的雙折射(可達(dá)0.01量級以上),并具有可調(diào)的色散特性,零群速度差等優(yōu)點.然而由于制作上的困難,實際制作獲得的橢圓孔光子晶體光纖的雙折射僅在10-5量級。 橢圓型空氣孔高雙折射PCF的實物圖第9頁/共31頁16:58:2311/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用第二類是具有各向異性包層的光子晶體光纖 Daru Chen,and Genzhu Wu,”Highly birefringe

8、ntphotonic crystal fiber based on a double-hole unit”,APPLIED OPTICS / Vol. 49, No. 9 / 20 March 2010.第10頁/共31頁16:58:2312/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用第三類是具有微結(jié)構(gòu)纖芯的光子晶體光纖 Daru Chen and Linfang Shen,” Ultrahigh Birefringent Photonic Crystal Fiber With Ultralow Confinement Loss”

9、IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 19, NO. 4, FEBRUARY 15, 2007第11頁/共31頁16:58:2313/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用Daru Chen, “OPTICAL PROPERTIES OF PHOTONIC CRYSTAL FIBERS WITH A FIBER CORE OFARRAYS OF SUB-WAVELENGTH CIRCULAR AIR HOLES: BIREFRIN-GENCE AND DISPERSION”,Progre

10、ss In Electromagnetics Research, Vol. 105, 193212, 2010.第三類是具有微結(jié)構(gòu)纖芯的光子晶體光纖第12頁/共31頁16:58:2314/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用論文主要工作：2.有關(guān)高雙折射PCF選題意義及國內(nèi)外進(jìn)展3.PCF模擬計算原理與方法的介紹1.光子晶體光纖概念，特性的介紹4.基于三孔單元的高雙折射PCF的介紹6.總結(jié)與展望5.雙芯型特種光纖的折射率傳感 第13頁/共31頁16:58:2315/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其

11、傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用 1.高雙折射PCF的計算原理21rHHc高雙折射PCF計算方程：式中，分別為PCF的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。,expHH x yj z為PCF的磁場強(qiáng)度；rr和TEXTTEXTTEXT高雙折PCF計算方法：有限元法（FEM）特點：精度高，適用于截面的不規(guī)則空氣孔的不同形狀，材料的不同折射率的情況。 第14頁/共31頁16:58:2316/42TEXTTEXTTEXTTEXT碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用有限元法基本思想：用許多子域來代表整個連續(xù)域，每個子域中未知函數(shù)用帶有未知系數(shù)的差值函

12、數(shù)來表示，得到一組代數(shù)方程組。有限元法步驟：1.子域劃分2.插值函數(shù)選擇3.方程組建立4.方程組求解有限元方法計算軟件：COMSOL Multiphysics 3.41.高雙折射PCF的計算原理第15頁/共31頁16:58:2317/42TEXTTEXTTEXTTEXT碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查1 Im*xsi 1ys 1zs 新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用高雙折射PCF吸收邊界條件：完美匹配層(PML)計 算 區(qū)域PML參數(shù)：Im3區(qū)域區(qū)域區(qū)域1 Im*ysi 1xs 1zs 1 Im*ysi 1 Im*xsi 1zs 其中：1.高雙折射PCF的計

13、算原理第16頁/共31頁16:58:2318/42XTTEXTTEXTTEXT碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查yxeffeffnnn 新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用（2）.高雙折射PCF計算原理：雙折射PCF兩偏振折射率差：620 2Im10ln10effLn雙折射PCF限制損耗：22effnDc 雙折射PCF的色散：2.高雙折射PCF的特性第17頁/共31頁16:58:2319/42TEXTTEXTTEXTTEXT碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用Highly birefringent p

14、hotonic crystal fiber based on a Three-hole unit第18頁/共31頁16:58:2320/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析0.60.81.01.21.41.61.82.01.261.281.301.321.341.361.381.401.421.44 Effective index (neff)Normalized frequency（）Double-hole PCFThree-hole PCFElliptical-hole PCFInset

15、: profiles of the electric field of the y-polarized fundamental modes at normalized frequency1 for the proposed EH-PCF (left),the DH-PCF (central) and the TH-PCF (right).211.2690THeffAm211.2003DHeffAm第19頁/共31頁16:58:2421/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用用 1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析0.60.81.0

16、1.21.41.61.82.00.0000.0020.0040.0060.0080.0100.012 Birefringence (n)Normalized frequency（) TH-PCF:R=0.35m,H=0.8m DH-PCF:r=0.3674m,h=1.0m TH-PCF:R=0.30m,H=0.8m DH-PCF:r=0.40m,h=0.1m TH-PCF:R=0.30m,H=0.7m TH-PCF:R=0.30m,H=0.9m TH-PCF:R=0.25m,H=0.8m EH-PCF:=1.5All:=2.2m20.24%f 第20頁/共31頁16:58:2422/42碩士論

17、文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析0.81.01.21.41.61.82.010-810-610-410-2100102104 Confinement loss (dB/km)Normalized frequency（)DH-PCF:r=0.3674m,h=1.0mTH-PCF:R=0.30m,H=0.8m,N=5TH-PCF:R=0.30m,H=0.8m,N=6All：=2.2mEH-PCF:0.81.01.21.41.61.82.068101214161820 Effective mode ar

18、ea(Aeff)(m2)Normalized frequency（) TH-PCF:R=0.30m,H=0.8m DH-PCF:r=0.3674m,h=1.0my-polarizedx-polarizedAll：=2.2m第21頁/共31頁16:58:2423/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用 1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析0.60.81.01.21.41.61.82.00.0000.0020.0040.0060.0080.0100.0120.014 Birefringence (n)Normalized frequ

19、ency（） Rcenter=0.30m Rcenter=0.35m Rcenter=0.40m Rcenter=0.45mAll：R=0.3m，H=0.8m，=2.2mRcenter第22頁/共31頁16:58:2424/420.81.01.21.41.61.82.02.0 x10-44.0 x10-46.0 x10-48.0 x10-41.0 x10-31.2x10-3 Birefringence (n)Normalized frequency（) Rcenter=0.60m Rcenter=0.65m Rcenter=0.70m Rcenter=0.55mAll：R=0.08m,H=0.

20、8m,=2.2m0.500.550.600.650.704.35x10-44.40 x10-44.45x10-44.50 x10-44.55x10-44.60 x10-4Rcenter(m)Birefringence (n)TH-PCF:R=0.06m,H=0.8m7.40 x10-47.50 x10-47.60 x10-47.70 x10-4 TH-PCF:R=0.08m,H=0.8m1.08x10-31.10 x10-31.12x10-31.14x10-3 TH-PCF:R=0.10m,H=0.8mAll:=2.2m1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析三.基于三孔單元的高雙折射PCF碩士論

21、文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用第23頁/共31頁16:58:2425/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用2.結(jié)論提出了一種新型的高雙折射PCF，該新型PCF可以實現(xiàn)高雙折射，低損耗。與橢圓型和雙孔型高雙折射PCF相比具有以下幾種優(yōu)點：1.與橢圓型高雙折射PCF相比，該P(yáng)CF更容易制造，以 目前的制造技術(shù)就可以實現(xiàn)。3.與橢圓型及雙孔型高雙折射PCF相比，該P(yáng)CF具有更好 的設(shè)計靈活度。特別是通過改變中間空氣孔的尺寸， 可以很好的控制該P(yáng)CF的特性。2.與橢圓型及

22、雙孔型高雙折射PCF相比，在相同的空氣 填充率條件下，該P(yáng)CF具有更高的雙折射，更低的損 耗。第24頁/共31頁16:58:2426/42四.雙芯型特種光纖的折射率傳感碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用1.雙芯型特種光纖的結(jié)構(gòu)及折射率傳感特性Design of a dual-core fiber for refractive index sensing其傳感機(jī)制為：雙芯小孔光纖的兩個纖芯之間的模耦合對光纖中心小孔內(nèi)的折射率變化很敏感，這使得該小孔內(nèi)折射率和雙芯小空氣孔光纖其中一個纖芯的輸出頻譜之間有一個一一對應(yīng)的關(guān)系第25頁/共31頁16:58:2427/42四.雙芯型特種光纖的折射率傳感碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用1.雙芯型特種光纖的結(jié)構(gòu)及折射率傳感特性第26頁/共31頁16:58:2428/42碩士論文中期檢查碩士論文中期檢查新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用 2.總結(jié)提出了一種新型的折射率傳感型特種光纖，該新型光纖具有兩個纖芯，兩纖芯中間有一個微空氣孔，兩纖芯的光場會進(jìn)行耦合，通過改變微空氣孔的折射率，兩纖芯中間光場耦合度不同，檢測出來的光譜也