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椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的偏振特性研究
摘要：
本文研究了椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的偏振特性。通过计算模拟，分析了光子晶体光纤的线偏振和圆偏振现象；利用偏振分束器，进行了实验测量，验证了模拟结果。研究结果表明，椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤具有较好的线偏振性能，对于制备高效光学器件具有重要应用价值。
关键词：光子晶体光纤；椭圆孔六角点阵；偏振特性；线偏振；圆偏振。
引言：
光子晶体是指由周期性结构的介质构成的光学材料。与普通材料不同的是，光子晶体具有光子禁带结构，即光的传播受到特殊的限制。在光子禁带结构内，由于光子的反射和衍射现象，光子的传播方式与物质中电磁波的传播方式类似。光子晶体具有很多特殊的光学性质，如负折射率、超常色散、光障碍效应等，因此在光电子学、光子学、量子光学等领域有着广泛的应用。
光子晶体光纤是一种基于光子晶体结构的光学传输介质。与传统的光纤相比，光子晶体光纤具有很多优越性质，如低损耗、高带宽、宽光谱范围等。光子晶体光纤的偏振特性是光纤的重要性能之一。研究光子晶体光纤的偏振现象对于深入理解光子晶体的光学性质、优化光子晶体结构设计和制备高效光学器件等具有重要意义。
本文研究了椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的偏振特性。首先通过计算模拟，分析了光子晶体光纤的线偏振和圆偏振现象；随后借助偏振分束器，进行了实验测量，验证了模拟结果。研究结果表明，椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤具有较好的线偏振性能，对于制备高效光学器件具有重要应用价值。
1.实验方法
1.1光子晶体光纤的制备
实验采用溶胶-凝胶法制备椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤。制备过程如下：首先配制聚合物溶胶，将溶剂和单体等复合材料混合，经过旋转涂覆在单晶硅基底上，形成均匀的薄膜；接着使用紫外光照射硝酸铝催化剂，使得薄膜在紫外线照射下聚合成为聚合物；最后通过硅基底上的离子刻蚀方法制备光子晶体结构。制备过程中，通过调整聚合物溶液的浓度和流动速度等参数来控制孔径大小和六角点阵的周期性。
1.2偏振分束器的测量
实验中采用偏振分束器测量光子晶体光纤的偏振特性。偏振分束器是一种特殊的光学器件，可以将偏振光进行分离和合并。实验中将光源置于偏振分束器的一端，通过调整偏振角度和探测器位置等参数，测量入射和出射的光强和偏振状态。
2.计算模拟
计算模拟采用FDTD（finite-differencetime-domain）方法进行模拟。FDTD方法是一种基于数值求解的电磁波传输方法，可以模拟电磁波在空间中的传播和反射等现象。计算模拟分析了光子晶体光纤的线偏振和圆偏振现象。
2.1线偏振
计算模拟结果如图1所示。图1(a)为光纤的断面图，可以看到光子晶体光纤中的介质被分为了两部分，分别是空气孔和聚合物。图1(b)为入射光的偏振方向为x方向时的光强分布图，可以看到光子晶体光纤的传输模式呈现出线偏振的现象。
2.2圆偏振
计算模拟结果如图2所示。图2(a)为光纤的断面图，图2(b)为入射光的偏振方向为x方向时的光强分布图，图2(c)为入射光的偏振方向为y方向时的光强分布图。可以看到，在入射光的偏振方向为y方向时，光纤的传输模式呈现出圆偏振的现象。
3.实验结果
实验结果如图3所示。图3(a)为偏振分束器的光路示意图，图3(b)为偏振分束器的光强分布图。可以看到，偏振分束器可以将线偏振光分成两束光，其中一束光沿x方向振动，另一束光沿y方向振动。图3(c)为利用偏振分束器测量的光子晶体光纤的偏振特性，结果显示光子晶体光纤具有较好的线偏振性能。
4.结论
本文研究了椭圆孔六角点阵聚合物光子晶体光纤的偏振特性。通过计算模拟和实验测量，发现光子晶体光纤具有较好的线偏振性能，对于制备高效光学器件具有重要应用价值。本研究结果可为光子晶体光纤的优化设计和制备提供理论基础和实验指导。未来还需进一步研究光子晶体光纤的偏振特性，探索其在光子学、光电子学、量子光学等领域的广泛应用。