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中文摘要：
超宽带高性能光器件是支撑超大容量超高速率全光网络的重要物质基础。双芯光纤具有光功率、波长和偏振态等多重选择功能，在光器件研制方面具有广泛应用。传统双芯光纤波长依赖性强，结构可控度小，难以满足光器件对超宽带的需求。光子晶体光纤（PCF）的独特特性和宽大的设计自由度，为超宽带双芯PCF研制提供了新的途径。本课题计划将有限元法和束传输法相结合，建立适用于双芯PCF特性分析的理论模型，研究双芯PCF结构特征与宽带、偏振特性的关联机理，分别设计并研制出与单模光纤兼容性好的超宽带偏振无关、偏振分束及偏振合束三种超宽带双芯PCF；在工艺实施上，建立一套快速监测实际PCF特性的方法，实时在线优化制作工艺；基于研制的超宽带双芯PCF，开展高性能的宽带光器件的制作技术研究，研制出插损低的宽带偏振无关定向耦合器、对耦合长度不敏感的宽带偏振分束器和宽带偏振合束器。通过在光器件研究方面的创新，推动全光网络的发展。
英文摘要：
Photonic crystal fiber；dual core；ultra-broadband；coupler；polarization splitter and combiner
结论摘要：
按照项目任务书要求，针对系列超宽带双芯光子晶体光纤（PCF）及相关器件，开展了深入的理论和实验研究工作，在超宽带双芯PCF及相关器件理论、制备技术及应用研究等关键问题获得突破，按预期出色地完成了课题任务。建立的集有限元、束传输及模式耦合理论的高效的理论模型系统，为超宽带双芯PCF设计提供了强有力的理论支撑。应用建立的理论模型，系统地分析提炼出双芯PCF的结构特征，以及与宽带、偏振特性的关联机理。进而，以结构创新入手，提出多种超宽带偏振无关双芯PCF耦合器和超宽带双芯PCF偏振分束合束器的新结构，并从制作可行性和与光纤通信系统兼容性出发，进行了结构优化。提出以小波域全变差去噪法和基于卡尔曼滤波法的解模糊方法，实现双芯PCF研制中间样品横截面的高精度重建，创新性地建立起一套双芯PCF实际制作特性的快速监测方法，不仅实现了PCF工艺参数的在线优化，而且为PCF实际制作特性的高精度评估提供了有效手段，成为双芯PCF研制质量的技术保证。突破超宽带双芯PCF制作难题，首次研制出与单模光纤兼容性好的超宽带偏振无关PCF和超宽带偏振分束合束双芯PCF。基于所研制光纤，首次研制出波长范围覆盖全通信波段的宽带偏振无关定向耦合器和宽带偏振分束合束器。基于所研制的对称和非对称双芯光纤，提出并研制出多种新结构高性能单波长、双波长及多波长光纤激光器，双芯光纤基滤波器的引入，激光器可调谐范围、波长间隔、功率稳定性等多方面的性能得到明显的提升。基于所研制的双芯PCF光纤，提出并研制出高灵敏宽范围新型弯曲传感器，弯曲率测量范围0 – 9.3 m-1，最大灵敏度达-14.7 nm/m-1。受本项目资助，发表标注资助论文52篇，其中，本领域顶级学术会议论文5篇，SCI检索论文39篇，EI 8篇；获授权国家发明专利3项。基于本课题研究成果，课题负责人应邀在大型国际会议上做特邀报告1次，在全国大型学术会议上做特邀报告1次，课题组成员在本领域的顶级国际会议上作分组报告3次。本项目在研期间，课题组主办大型国际会议1次，联办国际会议和国内大型会议各1次；培养毕业博士研究生5人，硕士研究生9人。课题研究成果为超大容量超高速率全光网络所需超宽带高性能光器件及其应用研究发展，提供了强有力的推动作用。
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期刊论文
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