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太赫兹(THz)波是指频率在100GHz-10THz范围内的电磁波,它介于微波毫米波与红外线之间。它优越的特性,使其具有重要的学术和应用价值。光子晶体光纤从提出到实现与应用,迄今为止已经取得了异常迅猛的发展。光子晶体光纤与THz技术结合的产物THz波光子晶体光纤也有了长足发展。对THz波光子晶体光纤生产工艺中出现的缺陷的研究将有助于THz器件的深入发展进步以及加快其商用化进程;同时对新型THz波光子晶体光纤的设计和理论研究也将成为研究热点。
本论文应用平面波法(PWM)、光束传播法(BPM)、频域有限差分法(FDFD)、时域有限差分法(FDTD)四种数值计算方法分别对THz波光子晶体光纤的带隙特性、模场分布、泄露损耗和色散特性进行仿真研究。首先根据生产工艺中可能出现的缺陷态,构造出相应的理论模型,通过仿真分析其对THz波光子晶体光纤带隙、色散、损耗等特性的影响;得出对THz波光子晶体光纤生产工艺方面要避免出现位错缺陷,严格控制拉制光纤中的周期结构等结论。然后根据改变空气孔径有助于实现平坦色散这一结论启发灵感,提出一种新型的横向上空气孔渐变的THz波超平坦色散光子晶体光纤,并对此光子晶体光纤的其他特性进行全面分析,得到能在波长60μm-65μm范围内将波导色散值控制在-0.1±0.3ps/(km.nm)范围内的THz波超平坦色散光子晶体光纤,这种THz波光子晶体光纤有利于实现大容量传输,有助于下一代大容量传输系统的研究。最后对在纵向渐变的锥型光子晶体光纤做了初步研究探讨,并对以后工作提出了方向和思路。