水溶液中微納光纖環(huán)形諧振腔特性及傳感應(yīng)用的模擬研究.pdf

1、由于微納光纖具有低傳輸損耗、大比例倏逝波和小尺度等特性，微納光纖已經(jīng)被成功制備了多種類(lèi)型的高Q值環(huán)形諧振腔。其中，微納光纖環(huán)結(jié)諧振腔能夠在浸入水中或嵌入聚合物中時(shí)依然很好地保持其結(jié)構(gòu)和諧振特性。這表明，微納光纖環(huán)形諧振腔能夠用來(lái)制作水溶液中光傳感或其他應(yīng)用的穩(wěn)定器件。本論文主要模擬研究水溶液中微納光纖環(huán)形諧振腔特性及傳感應(yīng)用。 在本論文中，我們首先模擬計(jì)算了水溶液中微納光纖的光傳輸特性。結(jié)果表明，在水溶液中當(dāng)光沿著微納光纖傳導(dǎo)時(shí)

2、，很大一部分導(dǎo)模光場(chǎng)是以倏逝波的形式在芯外傳播的。這使得微納光纖具有高的側(cè)面耦合系數(shù)和對(duì)于芯外環(huán)境折射率變化的高靈敏度。然后，我們通過(guò)求解麥克斯韋方程組和諧振方程，仿真了水溶液中微納光纖環(huán)諧振腔的諧振特性。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)選擇合適的參數(shù)時(shí)，諧振腔的Q值可以達(dá)到3.5×10<'5>，甚至更高的Q值。同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)損耗決定Q值的重要參數(shù)之一，因而我們也計(jì)算分析了由光纖直徑和環(huán)直徑?jīng)Q定的微納光纖環(huán)的彎曲損耗。最后，我們提出用微納光纖環(huán)諧振腔進(jìn)行光

3、傳感，而這個(gè)應(yīng)用是基于微納光纖光傳輸特性和微納光纖環(huán)諧振特性的。包括靈敏度和探測(cè)極限在內(nèi)的傳感器性能的詳細(xì)評(píng)估，通過(guò)幾個(gè)折射率傳感和溫度傳感的模擬仿真實(shí)例給出。這些模擬仿真提供了如何優(yōu)化微納光纖環(huán)幾何參數(shù)來(lái)滿足實(shí)際應(yīng)用中的傳感要求的指導(dǎo)方針。并且，模擬結(jié)果也表明，微納光纖環(huán)傳感器有希望用來(lái)發(fā)展微型化的高靈敏度和低探測(cè)極限的光學(xué)環(huán)形傳感器。 總之，我們的模擬表明，通過(guò)使用選擇合適參數(shù)(例如光纖直徑微米量級(jí)，環(huán)直徑為幾百微米量級(jí))的