基于光子晶體慢光波導(dǎo)的新型光纖氣體傳感技術(shù)研究.pdf

1、隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，近紅外光譜吸收型光纖氣體傳感器的研究在國(guó)內(nèi)外得到了迅猛發(fā)展。然而現(xiàn)有的檢測(cè)靈敏度受到吸收路徑長(zhǎng)度的限制，研究新型的光纖氣體傳感器具有十分重要的意義。利用光子晶體波導(dǎo)可以在室溫下實(shí)現(xiàn)光速變慢，且結(jié)構(gòu)緊湊。光子晶體結(jié)構(gòu)具有多樣性，用光子晶體波導(dǎo)替代傳統(tǒng)氣體吸收池用于光纖氣體傳感系統(tǒng)中，利用其慢光效應(yīng)，將大大提高氣體的吸收作用，使檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度得到極大提高，同時(shí)能減小氣體吸收池的體積。為高靈敏度、微型化氣體傳感器的設(shè)

2、計(jì)提供了可能，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文提出將光子晶體槽波導(dǎo)慢光應(yīng)用于光纖氣體濃度檢測(cè)的新理論、新技術(shù)和新方法。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)基于光子晶體慢光波導(dǎo)的新型光纖氣體傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)。分析了光子晶體的基本特性與光子晶體波導(dǎo)產(chǎn)生慢光的理論，在這基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了慢光技術(shù)對(duì)氣體吸收作用的影響，并設(shè)計(jì)一種基于光子晶體慢光波導(dǎo)的高靈敏度、微型化光纖氣體傳感系統(tǒng)。之后又分析了系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮的問題。
　　(2)

3、寬帶、低群速度、低色散的光子晶體慢光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)。分析總結(jié)了當(dāng)前光子晶體慢光波導(dǎo)的研究現(xiàn)狀，對(duì)文獻(xiàn)報(bào)道的各種結(jié)構(gòu)慢光波導(dǎo)進(jìn)行了對(duì)比。在這基礎(chǔ)上，提出了一種簡(jiǎn)單的光子晶體槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，通過移動(dòng)光子晶體槽兩邊的空氣孔位置來獲得寬帶慢光。采用平面波展開法并結(jié)合有限時(shí)域差分法，對(duì)光子晶體槽波導(dǎo)的特性進(jìn)行仿真、優(yōu)化和設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明，這種新型的槽波導(dǎo)可以產(chǎn)生帶寬在2.85 nm以上，同時(shí)群速度可降至c/100以下的慢光現(xiàn)象。
　　(3)低損耗