全文总字数：2597字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

多芯光纤不但能提高信道通信容量，还解决了单芯光纤难以胜任的复杂的通信网络、矢量弯曲传感、光纤耦合等问题，但是传统多芯光纤制作工艺难度大且存在体积较大，需要二次拉制等不足。微结构光纤是近十来年兴起的一个新兴的研究领域，这种结构的光纤与传统光纤最大的区别在于光子晶体光纤的包层由周期性分布的空气孔构成，这也使得微结构光纤具有传统光纤所无法比拟的灵活可调的传输特性。随着微结构光纤在新一代光电子功能器件中的应用越来越广泛，单芯微结构光纤已经不能满足人们的需要，人们将目光投入到多芯微结构光纤的理论和器件的研究中。多芯的微结构光纤由于灵活的结构设计、显著的非线性效应、较大的模场面积等优势，在光纤通信和光纤传感领域的等方面具有巨大的应用潜力而成为新一代光电子功能器件研究领域中的热点。本文理论研究多芯微结构光纤的传输特性，计算光纤结构参数对耦合特性的影响，在此基础上，讨论多芯微结构光纤在新型光子器件方面的应用并进行设计，具有一定的实用意义。

国内外研究现状

1979年inao s.提出多芯光纤的概念；1994年7月法国电信公司（france telecom）成功地制造出四芯单模光纤；1997年浙江大学的wei pan等人利用双芯光纤作为干涉仪实现了对应变的测量，同年，英国 heriot-watt 大学的 m. j. gander 等人首次利用四芯光纤的远场干涉现象；2000年英国bath大学的b.j.mangan等人最早对双芯光子晶体光纤的耦合特性展开研究；2003年k.saitoh 等人采用的矢量有限元方法分析了双芯 pcf 光纤不同波长光束的耦合长度特性；2005年arash mafi等人对多芯光子晶体模型进行了理论研究，z.wang 等人对空芯双芯带隙光纤的耦合特性进行了数值研究，j.laegsgaard 等人研究反谐振反射式带隙型双芯光纤的耦合长度时发现耦合长度存在极大值；2007 年，z.wang 等人从理论和实验上研究了反谐振反射式带隙型双芯光纤的耦合特性；2009年ming-yang chen等人设计了基于三芯光子晶体光纤波分复用器，michaille等人实现了六芯光子晶体光纤，模场面积高达4240um2 ；2010 年，w.n.macpherson 等人利用双芯光子光子晶体光纤设计了一种全光纤弯曲曲率传感器；2012年kazunori mukasa等人将多芯光子晶体光纤运用于大容量通信系统中。目前，关于光子晶体光纤的理论分析方法有：有效折射率方法、平面波方法、光束传播方法、时域有限差分方法、有限元法、多极法等。多芯光子晶体光纤凭借其更大的模场面积、更高的传输容量和的独特的耦合特性等优势，在光纤通信、光纤传感、高功率激光器等领域发挥了巨大的作用，现在的研究主要集中在基于多芯光子晶体光纤耦合特性、传输特性、非线性特性、模间色散特性等的理论分析以及应用研究，主要应用在光纤耦合器、偏振分束器、波分复用器、传感器等方面。

2. 研究的基本内容

1.查阅国内外相关文献，总结与微结构光纤课题研究相关的国内外研究工作进展，重点总结多芯微结构光纤特性与应用的相关工作。

2.掌握微结构光纤的数值计算方法，利用全矢量有限单元分析工具、matlab软件计算微结构光纤的传导模式和传播常数。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

查阅相关文献资料并整理，总结多芯微结构光纤相关的国内外的研究工作进展，筛选有用的信息；利用comsol、matlab软件分析计算光纤的传导模式和传播常数，计算光纤各可调参数对多芯微结构光纤耦合特性的影响，设计实现新型结构的光纤器件。

4. 参考文献

1、sun x. wavelength-selective coupling ofdual-core photonic crystal fiber with a hybrid light-guidingmechanism[j].optics letters,2007,32(17):2484-2486.

2、z.wang, g.y.kai,y.g.liu, j.f.liu, c.s.zhang, t.t.sun, c.wang, w.g.zhang, s. z. yuan,