應用于液壓傳感的光子晶體光纖的研究.pdf

1、光子晶體光纖，又叫微結構光纖，由于其在色散、高雙折射、高非線性、大模場面積、單模單偏振等方面有著很多優(yōu)異的特性，近年來受到廣泛的關注。由于光子晶體光纖展現(xiàn)了這些獨到的特性，它們在光纖傳感領域也有著越來越廣的應用。本論文研究的主要內容就是設計應用于液壓傳感的光子晶體光纖，即研究和分析在液壓環(huán)境下光纖的力學和光學特性，設計具有高靈敏度的光子晶體光纖液壓傳感器，提出新型的液壓傳感方案，并進行實驗驗證?；谟邢拊椒▉硌芯客獠考由弦簤汉蠊饫w內部

2、應力分布情況變化，從而得到光子晶體光纖橫截面各處折射率的變化情況，通過選取適當?shù)哪Ｊ絹慝@得液壓與某些光學特性的關系，然后設計適用于液壓傳感的光子晶體光纖，基于光彈性效應原理，采用有限元等方法，分析液壓情況下特定光纖的光學特性變化并掌握其規(guī)律，利用這些分析結果和規(guī)律來設計適用于液壓傳感的新型光纖，通過上述機理，我們設計了三種光子晶體光纖，同時對這幾種光子晶體光纖進行了多方面的光學特性研究及他們的液壓傳感特性。論文的具體構架分為以下幾個部分

3、:
　　第一章緒論，主要介紹了光纖的產(chǎn)生，分類，光子晶體光纖的原理及特性介紹，同時還對光子晶體光纖在傳感領域的應用進行介紹。
　　第二章主要介紹了光子晶體光纖數(shù)值模擬原理及其計算方法，同時也介紹了設計應用于液壓傳感的光子晶體光纖所涉及的原理，包括光彈效應及耦合模理論等。
　　第三章提出了一種新的傳感方案，即通過耦合模理論來研究光纖的傳感，設計了一種雙芯光子晶體光纖，通過設計兩個纖芯，使信號光在纖芯傳播的時候發(fā)生耦合，同

4、時外部加上液壓的情況下，模式耦合會發(fā)生變化，通過研究因為液壓的作用導致輸出光譜的變化，得出了傳感的靈敏度情況，最后得到了該種光子晶體光纖的液壓傳感靈敏度約為3.47pm/MPa。
　　第四章第一節(jié)提出了一種應用于液壓傳感的雙芯雙孔光子晶體光纖，這種光纖是對前一種光子晶體光纖的改進，其橫截面中心是前一種光子晶體光纖的結構，但是它的兩側還有兩個大的空氣孔用來增大液壓的靈敏度。當我們取10cm的該種光纖作為液壓傳感器，考慮液壓從0MPa

5、到500MPa時，通過計算研究可以得到了這種雙芯雙孔的光子晶體光纖的液壓靈敏度為32pm/MPa，比沒有加大孔情況下提高一個數(shù)量級。第二節(jié)中提出了第三種雙芯邊孔光子晶體光纖，該設計直接將兩個大孔與中間纖芯部分相鄰，這樣使得液壓引起的折射率變化更為明顯，我們取8cm的這種光纖作為液壓傳感器，其液壓傳感靈敏度達到110.8pm/MPa。
　　第五章是論文的總結與展望，介紹了本論文的主要成果及不足的地方，同時對于以后可以繼續(xù)做的工作進行