光子晶體光纖在分束器與傳感器中的應用研究.pdf

1、光子晶體光纖（PCF）自二十世紀問世以來，由于其結(jié)構(gòu)設計的靈活性，以及優(yōu)異的光學特性，受到研究者的廣泛關注，被廣泛應用于光通信與光器件等領域。
　　本文主要研究了PCF在分束器與傳感器中的應用，設計了一種單偏振單模PCF分束器，數(shù)值分析了其特性；設計制作了不填充與液體填充的PCF傳感器，通過實驗研究了其傳感特性。主要內(nèi)容包括：
　　1.概述了PCF的概念、特性、分類以及應用，總結(jié)了PCF在分束器以及傳感器中的應用及研究現(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傳感器的相關原理。
　　3.設計了一種單偏振單模PCF分束器，利用全矢量有限元法，數(shù)值仿真分析得到，當傳輸長度為1.67mm時，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處的串擾分別可達到-35dB/m與-41dB/m。波長在1.55μm和1.3μm附近，小于-20dB的串擾帶寬分別可達25nm與35nm

3、。設計的單偏振單模PCF分束器長度短、串擾較低，并且可有效抑制偏振耦合與偏振色散。
　　4.設計制作了兩種結(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傳感器和基于兩個球形結(jié)構(gòu)級聯(lián)的PCF傳感器。基于球形與偏芯結(jié)構(gòu)級聯(lián)的PCF傳感器通過實驗分別對溫度與折射率進行了測量，當溫度從25℃變化到75℃時，波長從1531.56nm漂移到1531.96nm,當折射率從1.335變化到1.37時，所對應的干涉峰的波長從1528.06n

4、m漂移到1534.72nm，實驗結(jié)果表明溫度與折射率靈敏度分別可以達到8.13pm/℃和188.09nm/RIU。基于兩個球形結(jié)構(gòu)級聯(lián)的PCF傳感器通過實驗也分別對溫度與折射率進行了測量，當溫度從25℃變化到75℃時，波長從1545.45nm漂移到1545.96nm,當折射率從1.335變化到1.37時，所對應的干涉峰的波長從1550.89nm漂移到1557.58nm，實驗結(jié)果表明溫度與折射率靈敏度分別可以達到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)的基于兩個球形結(jié)構(gòu)級聯(lián)的液體填充的PCF傳感器，實驗也分別對溫度和折射率進行了測量，當溫度從26℃變化到44℃時，干涉峰的波長從1551.02nm漂移到1536.22nm，當折射率從1.34變化到1.37時，干涉峰的波長從1525.95nm漂移到1530.11nm，實驗結(jié)果表明溫度與折射率靈敏度分別可以達到-0.802nm/℃與135