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本文中我们设计了一种新型的纳米中空光纤,并利用时域有限差分法(FDTD)对中空光束及非中空光束在纳米中空光纤中传播的特性进行了理论分析。
首先,我们设计了以空气为中心芯,氧化硅作为外包层的纳米中空光纤,然后利用时域有限差分法(FDTD)研究了其对中空光束的传输特性。计算结果表明,当偏振光束从纳米中空光纤出射时,会被分为具有一定夹角的两束光。我们详述了分束角与纳米中空光纤纤芯半径、包层厚度和光纤长度等各项参数之间的关系。透射光分束的特性使得设计的纳米中空光纤可作为光束分离器应用于纳米尺度的集成光路中。
其次,我们改变了计算参数,计算了中空光束辐照纳米中空光纤的光束传输特性。在用FDTD模拟后,发现透射光产生了汇聚现象。接着,我们又计算了非中空光束辐照纳米中空光纤的光束传输特性,同样也产生了汇聚现象,我们对两种条件下透射汇聚光束的焦距和束腰半高宽进行了研究。
第一,我们对中空光束辐照纳米中空光纤的汇聚特性进行了研究。对于三组不同的包层厚度,当纤芯半径从200nm增加到400nm时,焦距和束腰半高宽均呈现单调增加的趋势。
第二,我们对非中空光束辐照纳米中空光纤的汇聚特性进行了研究。对于三组不同的包层厚度,当纤芯半径从200nm增加到400nm时,焦距均呈现近似线性增长,而束腰半高宽则呈现近似指数增长。
第三,我们简单对比分析了中空光束和非中空光束辐照纳米中空光纤的汇聚特性。对于焦距,两种情况均呈现单调增长趋势,其中,非中空光束辐照的结果线性更好些。对于束腰半高宽,两种情况的变化趋势差异很大,中空光束辐照的结果近似呈线性增长:而非中空光束辐照的结果则近似呈指数增长。