基于保偏光子晶體光纖的溫度傳感器研究.pdf

1、溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)等諸多領(lǐng)域，光纖溫度傳感器具有電絕緣、耐高壓、耐腐蝕的特點(diǎn)，保偏光子晶體光纖依靠其優(yōu)良的高雙折射特性成為光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，保偏光子晶體光纖是溫度傳感器的重要組成元件，其性能的好壞決定了溫度傳感器靈敏度的高低。
　　本文提出了一種新型混合晶格結(jié)構(gòu)的保偏光子晶體光纖，該光纖由矩形空氣孔和圓形空氣孔混合排列而成。首先使用基于有限元法的Comsol軟件研究了該光纖的基模模場分布及雙折射特性

2、，并分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)光纖模式雙折射特性及拍長特性的影響。研究表明，隨著工作波長的增大，光纖的雙折射也增大，在0.4μm到2.0μm波段模式雙折射保持在10-2量級(jí)。當(dāng)空氣孔間距Λ壓縮至1μm，矩形空氣孔面積A為1μm×0.1μm，圓形空氣孔直徑D增大到0.96μm時(shí)，工作波長λ為1550nm的光纖雙折射可達(dá)到3.4849×10-2。在此基礎(chǔ)上從溫敏液體的選擇、填充方式的確定及光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化三個(gè)方面研究了此新型結(jié)構(gòu)保偏光子晶體

3、光纖的溫敏特性，研究結(jié)果表明，使用乙醇液體填充纖芯區(qū)域圓形空氣孔，一定結(jié)構(gòu)參數(shù)下光子晶體光纖溫度靈敏度達(dá)到10-5數(shù)量級(jí)。最后將該光纖用于Sagnac結(jié)構(gòu)的保偏光子晶體光纖溫度傳感器設(shè)計(jì)，通過Matlab進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明，使用1450nm—1650nm的寬譜光源入射時(shí)，基于此保偏光子晶體光纖的Sagnac光纖溫度傳感器的透射譜諧振峰隨溫度變化產(chǎn)生明顯偏移，傳感器靈敏度為2nm/℃，線性測(cè)量范圍為-30℃～78℃。該溫度傳感器具有抗