太赫兹波段反谐振光纤偏振分束器设计.pdf

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太赫兹波段反谐振光纤偏振分束器设计·光电器件与材料·硕，陈昊东，白振旭锐，刘譖盒璮，百皅厂弘园光电技术应用马—太赫兹波是指波长在，频率为段诘牡绱挪ǎê兆炔ǖ牟ǔし段使它在短波段和长波段分别与红外波段和毫米波段重叠，因此它成为芯反谐振光纤的结构如图�所示。该光纤选用环烯烃聚合物作为基底材料，该材料在太赫兹波段的折射率约为����Ｋ�杓�光纤在内部共有三层空芯圆形包层管，最外层圆形包层管彼此之问无节点，内层圆形包层管与外层圆形包层管相切进行固定，将光纤内部分割出两个对称纤芯，定义双芯空芯反谐振光纤外管外半径�����穖、光纤外管内半径��圆形包层管外半径����、圆形包层管壁厚利用有限元法对所设计的环烯烃聚合物双芯空芯反谐振光纤进行仿真，双芯光纤存在四种有效模式，即��穹较蚱婺！�偏振方向偶模、��穹�向奇模和���较蚺寄！Ｈ缤�所示。分别给出了基膜四种不同模式的模场和电场分布，可以看到，四个模式的能量都很好地限制在光纤的两个空芯纤芯中。马锐等：太赫兹波段反谐振光纤偏振分束器设计�和��第���“���图�废┨�酆衔锼�究招痉葱痴窆庀私峁�图�废┨�酆衔锼�究招痉葱痴窆庀怂闹帜Ｊ��／���穖、��穹较蚱婺����陋���．��¨���駌�瘢�万方数据
问�苑葱痴窆庀颂匦缘挠跋���谐振波长的选择设计的光纤中存在光纤空芯中的芯模和包层管中的包层模，其中包层模包括在包层管内空气中传输的模式和在包层管管壁介质中传输的模式，在空芯中的芯模和包层管内空气中传输的模式的损耗较小，但在包层管管壁介质中传输的模式受到基底材料的吸收，损耗较大。芯模和包层壁介质模在特定波长下会发生耦合。设计的双芯空芯反谐振光纤中采用包层管壁厚度分别为�斗����和�斗���冒�愎芙�质壁材料为环烯烃聚合物，其折射率大约为���卑�愎鼙诤穸任��蒻时，对应的谐振波长分别为����斗�����斗�����斗��卑�层管壁厚度为�¨�保�杂Φ男痴癫ǔし直鹞�����斗�����¨�����斗��卑�愎鼙诤穸�为�斗�保�杂Φ男痴癫ǔし直鹞��．��穖、����肌�����¨�Ｉ杓频乃�究招痉葱痴窆�纤中工作波长要避开以上计算出的特定的谐振波长，故取仿真工作波长区间为����仙��杂ζ�率区问为�����包层管壁厚度与耦合长度的关系研究不同波长下，圆形包层管壁厚度的变化对耦合长度的影响。固定光纤外管内半径��圆形包层管外半径����，在每一个固定波长下，改变圆形包层管壁厚度，计算出光纤相对应的�方向耦合长度和�较虻鸟詈铣ざ龋�⒒嬷瞥鲈诓�同包层管壁厚度情况下，光纤�汀浚�较蝰詈铣ざ�随波长的变化图如图��尽�由图�梢钥闯觯�宦凼窃趚偏振方向还是��振方向，对应同一波长，耦合长度均随圆形包层管壁厚度的增大而减小。改变包层管壁厚度时，耦合长度均随波长的增大而增大。当工作波长为��穖时，包层管壁厚为�斗���穖和�斗�杂Φ膞方向的耦合长度分别为�．���，对应的�较虻鸟詈铣ざ确直鹞��。而且，对比两图可以明显的看出，相同条件下，��穹较虻�耦合长度明显大于��穹较虻鸟詈铣ざ龋�馐且�为耦合通道沿着�较颍�沟脁方向偏振模比��向偏振模更加容易耦合，导致�较虻鸟詈铣ざ�要小于】，方向的耦合长度。选择包层管壁厚度为�肛��约绦�怨庀说挠呕�杓啤���包层管外半径与耦合长度的关系研究不同