光子晶體光纖在分束器與傳感器中的應(yīng)用研究.pdf

1、光子晶體光纖（PCF）自二十世紀(jì)問世以來，由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性，以及優(yōu)異的光學(xué)特性，受到研究者的廣泛關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于光通信與光器件等領(lǐng)域。
　　本文主要研究了PCF在分束器與傳感器中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一種單偏振單模PCF分束器，數(shù)值分析了其特性；設(shè)計(jì)制作了不填充與液體填充的PCF傳感器，通過實(shí)驗(yàn)研究了其傳感特性。主要內(nèi)容包括：
　　1.概述了PCF的概念、特性、分類以及應(yīng)用，總結(jié)了PCF在分束器以及傳感器中的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀。

2、
　　2.介紹了PCF的數(shù)值研究方法，總結(jié)了PCF偏振分束器以及PCF傳感器的相關(guān)原理。
　　3.設(shè)計(jì)了一種單偏振單模PCF分束器，利用全矢量有限元法，數(shù)值仿真分析得到，當(dāng)傳輸長度為1.67mm時(shí)，該單偏振單模PCF分束器可將1.3μm與1.55μm的x偏振光分離，在1.55μm與1.3μm處的串?dāng)_分別可達(dá)到-35dB/m與-41dB/m。波長在1.55μm和1.3μm附近，小于-20dB的串?dāng)_帶寬分別可達(dá)25nm與35nm

3、。設(shè)計(jì)的單偏振單模PCF分束器長度短、串?dāng)_較低，并且可有效抑制偏振耦合與偏振色散。
　　4.設(shè)計(jì)制作了兩種結(jié)構(gòu)的PCF傳感器，基于球形結(jié)構(gòu)與偏芯結(jié)構(gòu)級聯(lián)的PCF傳感器和基于兩個(gè)球形結(jié)構(gòu)級聯(lián)的PCF傳感器?；谇蛐闻c偏芯結(jié)構(gòu)級聯(lián)的PCF傳感器通過實(shí)驗(yàn)分別對溫度與折射率進(jìn)行了測量，當(dāng)溫度從25℃變化到75℃時(shí)，波長從1531.56nm漂移到1531.96nm,當(dāng)折射率從1.335變化到1.37時(shí)，所對應(yīng)的干涉峰的波長從1528.06n

4、m漂移到1534.72nm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度與折射率靈敏度分別可以達(dá)到8.13pm/℃和188.09nm/RIU?；趦蓚€(gè)球形結(jié)構(gòu)級聯(lián)的PCF傳感器通過實(shí)驗(yàn)也分別對溫度與折射率進(jìn)行了測量，當(dāng)溫度從25℃變化到75℃時(shí)，波長從1545.45nm漂移到1545.96nm,當(dāng)折射率從1.335變化到1.37時(shí)，所對應(yīng)的干涉峰的波長從1550.89nm漂移到1557.58nm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度與折射率靈敏度分別可以達(dá)到9.09pm/℃和195.

5、42nm/RIU。
　　5.為了提高傳感器的溫度靈敏度，在PCF中填充了乙醇溶液，制作出了相同結(jié)構(gòu)的基于兩個(gè)球形結(jié)構(gòu)級聯(lián)的液體填充的PCF傳感器，實(shí)驗(yàn)也分別對溫度和折射率進(jìn)行了測量，當(dāng)溫度從26℃變化到44℃時(shí)，干涉峰的波長從1551.02nm漂移到1536.22nm，當(dāng)折射率從1.34變化到1.37時(shí)，干涉峰的波長從1525.95nm漂移到1530.11nm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度與折射率靈敏度分別可以達(dá)到-0.802nm/℃與135