提出了一种基于图像处理算法和频域有限差分法相结合研究实际光子晶体光纤的数值分析方法。该方法针对实际光子晶体光纤由于结构不规则难以进行数值分析的缺点,采取首先对光子晶体光纤的电镜扫描图像使用阈值分割和维纳滤波等图像处理算法获得光纤截面的几何图像,然后使用图像插值及构造均值移动窗口滤波等方法实现了网格划分和介电系数平均等步骤,最后结合频域有限差分法对光纤特性进行分析计算。结果表明,该方法能够精确分析实际光子晶体光纤的色散特性,模拟得到的实际光子晶体光纤的模场分布与实验结果吻合很好。

采用基于半矢量波动方程的有限差分法研究了光子晶体光纤(PCF)的色散特性。利用中心差分格式将半矢量波动方程转化为矩阵的特征值问题,进而得到光纤的模式特征和传播常数,并对计算结果进行了分析。数值计算结果表明,半矢量的有限差分法与全矢量的有限差分法和有限元方法求解的数值结果以及测量结果吻合得很好,而比基于标量方程的有效折射率模型得到的结果更为精确,为进一步设计具有适当色散特性的光子晶体光纤提供了理论计算工具。