高雙折射高非線性新型光子晶體光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及氣體傳感研究.pdf

1、自從第一根光子晶體光纖誕生以來(lái)，光子晶體光纖（又稱為微結(jié)構(gòu)光纖）由于具有普通光纖所無(wú)法比擬的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和光學(xué)特性等優(yōu)勢(shì)，引起了產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，在短短的十幾年內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究取得了舉世矚目的成就。隨著新型結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖不斷呈現(xiàn)和產(chǎn)品化，制造工藝日益完美，基于光子晶體光纖的傳感技術(shù)研究在國(guó)際上備受關(guān)注。
　　本論文的選題主要來(lái)源于國(guó)家973項(xiàng)目“新型光子晶體光纖的基礎(chǔ)研究”（編號(hào):2010CB327801）中的內(nèi)容。隨著光

2、子晶體光纖應(yīng)用范圍的不斷深入和擴(kuò)展，設(shè)計(jì)新型高性能光子晶體光纖并實(shí)際應(yīng)用成為一項(xiàng)重要的內(nèi)容。本文圍繞新型光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和空芯光子晶體光纖氣體傳感研究展開，主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下:
　　(1)設(shè)計(jì)了一種光纖的包層結(jié)構(gòu)是由大小不同的圓形空氣孔按六邊形排列的，纖芯中心沿著x軸引入兩個(gè)橢圓空氣孔的光子晶體光纖。仿真結(jié)構(gòu)表明:合理選擇光纖參數(shù)后，在波長(zhǎng)為1.55μm處，該P(yáng)CF的雙折射B=1.0929×10-2，比傳統(tǒng)光纖高兩個(gè)數(shù)

3、量級(jí)，非線性系數(shù)最大值可達(dá)γ=53.5W-1km-1。
　　(2)設(shè)計(jì)了一種八邊形光子晶體光纖結(jié)構(gòu)，該光纖在波長(zhǎng)1.55μm處具有高達(dá)B=1.68×10-2的雙折射，同時(shí)具有γ=60 W-1km-1的高非線性系數(shù)和0.6dB/km的低損耗，并且得到了反常色散。
　　(3)設(shè)計(jì)了一種超高雙折射雙零色散的新型光子晶體光纖。模擬結(jié)果表明:在波長(zhǎng)1.55μm處，得到了超高雙折射值3.02×10-2，該光纖的波導(dǎo)色散和總色散都在800

4、nm-1600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)了雙零色散點(diǎn)。最后研究了溫度對(duì)該光纖雙折射的影響。結(jié)果表明:雙折射對(duì)溫度的影響很靈敏，并且雙折射與溫度成線性關(guān)系，這為該光纖做溫度傳感提供了一個(gè)較好的理論基礎(chǔ)。
　　(4)設(shè)計(jì)了一種液體選擇性填充的一種新型高雙折射光子晶體光纖。研究了光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)和填充液體的折射率對(duì)雙折射特性的影響。仿真結(jié)果表明:在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)高雙折射，最大雙折射達(dá)到10-2量級(jí)。
　　(5)設(shè)計(jì)了一種十字型光子晶