低損耗高雙折射THz光纖設(shè)計(jì)

14000字 35頁

目 錄
第一章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 太赫茲波 1
1.2.1 太赫茲波概念 1
1.2.2 太赫茲輻射的產(chǎn)生、特點(diǎn)及應(yīng)用 2
1.2.3 太赫茲波的傳輸 3
1.2.4太赫茲功能器件 4
1.3 太赫茲技術(shù)的研究現(xiàn)狀 4
1.4 課題研究的目的與意義 5
1.5 論文結(jié)構(gòu) 5
第二章 THz光纖簡介 6
2.1 雙折射 6
2.2 幾種常見的THz光纖 8
2.2.1 高雙折射光子晶體光纖 8
2.2.2 絕緣包覆的金屬中空光纖 9
2.2.3 多孔光纖 11
2.2.4 高雙折射混合格子太赫茲光子晶體光纖 13
2.3 本章小結(jié) 14
第三章 軟件模擬設(shè)計(jì) 15
3.1應(yīng)用軟件COMSOL Multiphysics的介紹和模擬過程以及分析方法介紹 15
3.1.1 COMSOL Multiphysics 軟件介紹 15
3.1.2 全矢量有限元法 15
3.1.3 光纖設(shè)計(jì) 17
3.2 太赫茲光纖設(shè)計(jì)以及模擬過程 20
3.2.1 設(shè)計(jì)理論 20
3.2.2 光纖結(jié)構(gòu)以及特性曲線 21
3.3 本章總結(jié) 27
第四章 總結(jié)與展望 28
參 考 文 獻(xiàn) 30


摘要: 低損耗以及高雙折射太赫茲光纖的研究一直是一個(gè)熱點(diǎn)，隨著太赫茲技術(shù)的發(fā)展，越來越多的科研機(jī)構(gòu)開始在這項(xiàng)研究上投入大量的人力物力。本文在介紹了幾種太赫茲（THz）光纖及其傳輸特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并優(yōu)化了一種橢圓低損耗高雙折射太赫茲光纖。通過改變橢圓光纖結(jié)構(gòu)的參數(shù)來降低它的傳輸損耗，并且提高了模式雙折射；光纖結(jié)構(gòu)由三部分組成：空氣包層、橢圓管以及管內(nèi)的空氣芯。這種新結(jié)構(gòu)的太赫茲光纖具有低損耗和高雙折射的特性，利用有限元軟件對所設(shè)計(jì)的太赫茲光纖進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了該光纖的雙折射、吸收損耗、空氣材料功率分布隨頻率變化的曲線,仿真結(jié)果表明，這種波導(dǎo)在很寬的太赫茲范圍內(nèi)都可以保持10-2的高雙折射。此外，模式能量主要分布在聚合物橢圓管內(nèi)的空氣芯中，所以可以有效地減小由材料吸收造成的太赫茲光纖傳輸損耗。

關(guān)鍵詞：太赫茲 雙折射 橢圓形 吸收損耗



Design of Low-loss Highbirefringence Terahertz Fiber

Abstract: Research on low loss and high birefringence terahertz fiber has been a hot spot,with the development of terahertz technology,more and more scientific research institutions began to invest a lot of manpower and resources on this study. In this paper,we described several terahertz(THz) fiber and it's transmission characteristics.Designed and optimized a low-loss elliptical terahertz fiber with high birefringence.By changing the configuration parameters of the ellipse, we can reduce the transmission loss and improving the modal birefringence of the fiber.Fiber structure consists of three parts: the air cladding, material layer and the air core.This new structure THz fiber having a low-loss characteristic and a high birefringence.Using finite element software to numerical simulation with the designed terahertz fiber. Obtained the birefringence,the absorption loss, the material of air power distribution vary with frequency curve of the fiber. Simulation results based on full-vector finite element method showed that this waveguide has high birefringence in wide range of terahertz frequency. Witch is 10-2. In addition,since most of the mode power is entrapped in the air core of the elliptical tube, therefore, the absorption of terahertz waveguide loss caused by material can be reduced effectively.

Key words: terahertz birefringence elliptical the absorption loss