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光纤耦合器是一种可完成光的传输、耦合、分束、干涉以及波分复用等许多功能的无源光纤器件,在光纤通信、传感及信号处理等方面有广泛的应用。本论文在光纤耦合器工作原理的基础上,分析了对称和非对称双芯光子晶体光纤耦合器的耦合特性。提出了优化对称双芯光子晶体光纤耦合器耦合性能的两种方法,并且模拟了一种宽带非对称双芯宽带光子晶体光纤耦合器,实现了波长400nm范围内耦合比偏差小于4％的宽带特性。 第一章首先阐述了光纤耦合器的基本原理,接着介绍了光子晶体光纤结构以及光子晶体光纤耦合器的发展现状。最后就本论文主要内容作了概述。 第二章首先介绍了光子晶体光纤的无截止单模传输、大模场传输、可调色散、高双折射以及高非线性等特性及其相关应用。然后概述了几种数值模拟光子晶体光纤传播特性的方法,最后分别具体介绍了多极法、有限元法以及光束传播法三种数值计算方法以及相关仿真软件CUDOS、COMSOL和BeamPROP。 第三章首先介绍对称双芯光子晶体光纤耦合器的结构,通过有限元法数值计算到耦合器中激励出的偶模和奇模,然后通过偶模和奇模的传播常数得出各偏振态的耦合系数、耦合长度以及耦合比,最后提出了优化对称双芯光子晶体光纤耦合器耦合性能的两种方法,并用光束传播法软件进行仿真。 第四章首先介绍了一种新型非对称双芯光子晶体光纤耦合器结构,接着通过有限元法分析耦合器的耦合性能以及耦合臂的分光比,然后用光束传播法软件进行仿真比较。数值模拟结果表明该耦合器具有在400nm范围内耦合比偏差小于4％的宽带效应、两偏振方向耦合长度差别小等优点,为非对称双芯宽带光子晶体光纤耦合器的设计提供了理论支持。