功能材料填充的高雙折射結(jié)構(gòu)光纖及其應(yīng)用研究.pdf

1、微結(jié)構(gòu)光纖以其獨(dú)特的導(dǎo)光特性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的極大靈活性，逐漸成為當(dāng)今光纖通信及光纖傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著微結(jié)構(gòu)光纖填充技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合功能材料填充的微結(jié)構(gòu)光纖又呈現(xiàn)出了新的設(shè)計(jì)空間。并且，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的光纖器件也更加豐富多彩。
　　 本研究來(lái)源于國(guó)家973計(jì)劃“基于微結(jié)構(gòu)光纖的新型功能器件、異質(zhì)兼容結(jié)構(gòu)與光電子集成(2010CB327605)”，教育部新世紀(jì)人才支持計(jì)劃“功能微結(jié)構(gòu)光纖中的模式耦合和模式控制機(jī)理、技術(shù)與應(yīng)用

2、研究(NCET-09-0483)”，國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(11174154，11174155)等中的內(nèi)容。在對(duì)微結(jié)構(gòu)光纖的數(shù)值模擬方法，功能材料的選擇性填充技術(shù)和微結(jié)構(gòu)光纖雙折射特性進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，著重進(jìn)行了基于功能材料填充的高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖及其應(yīng)用的理論與實(shí)驗(yàn)研究，完成的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：⑴提出一種基于功能材料選擇性填充的可調(diào)諧單模單偏振微結(jié)構(gòu)光纖，并利用全矢量有限元法計(jì)算了其單模單偏振區(qū)域的波長(zhǎng)位置及其調(diào)諧特性。

3、當(dāng)填充折射率從1.22變化到1.38時(shí)，該光纖的單模單偏振區(qū)域起始波長(zhǎng)可以從2014nm調(diào)諧到977nm，相應(yīng)的單模單偏振區(qū)域帶寬從350nm變化到89nm。在實(shí)驗(yàn)上，當(dāng)溫度從25℃到65℃變化時(shí)，該光纖的單模單偏振區(qū)域的起始波長(zhǎng)由1591nm調(diào)諧到1670nm，其調(diào)諧系數(shù)高達(dá)1.975nm/℃，消光比達(dá)到了17dB。⑵理論設(shè)計(jì)了一種基于諧振耦合原理的可調(diào)諧單模單偏振微結(jié)構(gòu)光纖。通過(guò)對(duì)高雙折射微結(jié)構(gòu)光纖包層的兩個(gè)空氣孔進(jìn)行選擇性填充，形

4、成了兩個(gè)缺陷。當(dāng)缺陷的填充折射率為1.365，該光纖可以實(shí)現(xiàn)1550nm波長(zhǎng)的單模單偏振傳導(dǎo)；填充折射率為1.392時(shí)，該光纖可以實(shí)現(xiàn)1310nm波長(zhǎng)的單模單偏振傳導(dǎo)。若分別對(duì)兩個(gè)空氣孔填充1.365和1.392的液體，則可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)1310nm和1550nm雙波段的單模單偏振運(yùn)轉(zhuǎn)。⑶提出一種基于功能材料選擇性填充的Sagnac干涉儀，觀測(cè)了其特殊的透射譜，并在理論和實(shí)驗(yàn)上研究了其傳感特性。由于填充的微結(jié)構(gòu)光纖的帶隙特性，該干涉儀的干涉