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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

自1996年世界上第一根光子晶体光纤制作出来，其就由于灵活的结构设计特点而备受关注，随着研究的深入，光子晶体光纤及其相关技术取得了长足的进步，在光纤激光器、光通讯、高功率光传输等领域广泛应用。光子晶体光纤,又称多孔光纤或微结构光纤，由于其区别于传统光纤的独特优点如无截止单模传输、可调节色散、高双折射、偏振控制、大的有效面积单模运转和小的有效面积高非线性等新奇特性，成为近年来众多科学家研究的热点。

本论文研究微结构光纤的模场特性，计算光纤结构参数对光纤模场特性的影响。在此基础上，对一、二种微结构光纤的模场特性进行理论分析并讨论其应用，具有一定的理论和实用意义。

国内外研究现状

自1996年南安普顿大学制备了第一根光子晶体光纤，光子晶体光纤及光子晶体在学界广受关注，各种研究工作随之展开。其中，对于模场特性方面的研究主要集中于以下几个方面：无截止单模传导特性的研究、大的模场面积光纤用于高功率激光的产生和传导、高非线性微结构光纤用于超连续谱的产生和获得特殊形状模场的微结构光纤的研究。具有代表性的工作有：2016年kong等利用掺yb³ 的磷硅酸盐玻璃制成了纤芯／包层直径分别为30／400μm、40／400μm两种结构参数的双包层大模场光纤，na达到0.028。分别实现了1.2μm、1.5μm以上波段的单模传输。mortensen n.a.等人于2003年定义了pcf等效归一化频率的公式，计算分析了pcf单模传导的条件，说明只要选择好空气孔结构参数，就可以获得无截止单模传导特性。2010年，takashi matsu等提出一种在弯曲半径为30mm时能够维持低弯曲损耗、单模传输的光子晶体光纤。2012年，tsekrekos c.p 等人利用多模光纤干涉法，设计了单模光纤、多模光纤、少模光纤相互熔接的模式转换器，利用单模到多模的接口的错位熔接，使基模在接口处激发出高阶模。2012年，由 a. li 等人设计的长周期光纤光栅的模式转换器，得到的插损为1.5d b，消光比为22d b。2016年，zhao y等人利用co2激光在双模光纤中刻入光栅实现了基模和二阶模的转换，模式间的耦合效率高达90%等等。

2. 研究的基本内容

1.查阅国内外相关文献，了解微结构光纤国内外研究工作进展，总结微结构光纤模场特性研究的相关报道。

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.建立光纤模型，分析计算1-2种微结构光纤的模场特性，并讨论其在模场控制方面的应用。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

查阅国内外相关文献资料并整理，总结微结构光纤模场特性的研究工作进展，筛选有用的信息；利用全矢量有限单元分析工具、matlab软件分析计算光纤的传导模式和传播常数；计算光纤结构参数对光纤模场特性的影响，建立光纤模型，分析计算1-2种微结构光纤的模场特性，并讨论其在模场控制方面的应用。

进度：

4. 参考文献

1. mi hasan, ms habib, ms habib, highly nonlinear and highly birefringent dispersion compensating photonic crystal fiber, optical fiber technology, 2014, 21(1): 32-38.

2. 耿鹏程，侯蓝田，韩伟涛，等，大模面积掺yb3 七芯光子晶体光纤的设计．光学学报，2010，30(9)：2719-2723.

3. cheng chen, guiyao zhou, et.al .suppression of the fundamental mode in a dual-mode photonic crystal fiber. optics communications , 2015,336:235–239 .