应用等效折射率模型研究了光子晶体光纤(PCF)的传播特性。介绍了光子晶体光纤的等效折射率模型。通过求解标量波动方程得到了光子晶体光纤包层基空间填充模的模式折射率,利用阶跃光纤的理论来研究光子晶体光纤的导模特性。应用此模型对不同结构光子晶体光纤包层区的等效折射率与波长的关系进行了讨论。包层区等效折射率与芯子的折射率差随波长的增加而增大,并由此阐述了光子晶体光纤的单模特性。数值分析得到光子晶体光纤的基模的模式折射率,并由此研究了光子晶体光纤的波导色散与结构参量的关系。分析表明,光子晶体光纤的波导色散

应用等效折射率模型对折射率导模光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详细的讨论。由于光子晶体光纤由单一材料(SiO2)制成,光纤的波导色散决定了总色散,因此讨论中将群速度色散分解为波导色散和材料色散,研究了波导色散与光子晶体光纤的结构参量孔距Λ、相对孔径f的关系。分析表明,在f一定的情况下,光子晶体光纤的波导色散与孔距Λ的关系符合麦克斯韦方程的比例性质;而在孔距Λ确定的情况下,光子晶体光纤的波导色散的零点、极小值点位置与f在所讨论的波长范围内存在线性关系。最后举例说明了通过调整光子晶体光纤的结构参量

从基空间填充模出发,将光子晶体光纤的包层等效成均匀介质,从而将光子晶体光纤等效为阶跃折射率光纤。利用等效折射率模型,对光子晶体光纤的模式特征进行了详尽的研究,主要包括模式特性、传输常量、模场分布、功率限制特性、瑞利散射损耗特性、色散特性,等等。并通过功率限制因子这一参量将它与单模光纤进行比较。结果表明,光子晶体光纤单模工作波长范围比较宽,功率限制因子比较高,可用于制作更高抽运效率的光纤放大器。