選擇性填充光子晶體光纖的模式調(diào)控和傳感特性研究.pdf

1、液體填充光子晶體光纖是將液體功能材料填充到光子晶體光纖的空氣孔中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖導(dǎo)光特性的調(diào)控。這種光纖將液體功能材料獨(dú)特的功能特性和光子晶體光纖的光學(xué)特性相結(jié)合，在材料特性的選擇和光子晶體光纖的填充結(jié)構(gòu)方面都具有很大的靈活性。這種結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)填充光子晶體光纖的導(dǎo)光機(jī)制和特性的調(diào)控，在研發(fā)光纖傳感器件和可調(diào)諧光纖通信器件方面具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首先綜述了功能材料填充光子晶體光纖的關(guān)鍵技術(shù)和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀;闡述了填充光子晶

2、體光纖的理論分析方法，對(duì)比分析了全部填充和選擇性填充光子晶體光纖的導(dǎo)光特性;然后對(duì)選擇性填充雙芯光子晶體光纖的耦合特性和溫度響應(yīng)特性進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)分析;利用新材料離子液體填充光子晶體光纖，研究填充光纖的模式耦合并探索離子液體的光學(xué)性質(zhì);最后利用離子液體選擇性填充光子晶體光纖，并實(shí)現(xiàn)了雙參量傳感。
　　本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)有:
　　1、提出并實(shí)現(xiàn)了一種選擇性液體填充的雙芯光子晶體光纖。將高折射率溫敏聚合物材料填入兩個(gè)固

3、芯之間的空氣孔中，并對(duì)這種填充結(jié)構(gòu)的雙芯光纖的耦合特性以及溫度特性進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)分析。驗(yàn)證了選擇性填充光纖中的ARROW光傳輸理論，在反諧振區(qū)域發(fā)現(xiàn)了耦合長度極大值點(diǎn)造成的極值區(qū)域，以及確認(rèn)了可以通過調(diào)節(jié)溫度對(duì)該填充光纖的耦合進(jìn)行調(diào)節(jié)。
　　2、實(shí)現(xiàn)了離子液體填充光子晶體光纖。利用選擇性填充技術(shù)將碘化1-丁基-3-甲基咪唑分別填充到光子晶體光纖第一層和第二層的空氣孔中，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)比研究了兩種結(jié)構(gòu)填充光纖的傳輸特性。研究

4、發(fā)現(xiàn):傳輸光譜中出現(xiàn)了明顯對(duì)應(yīng)于理論計(jì)算的耦合峰，溫度響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，耦合峰的藍(lán)移說明這種離子液體有負(fù)的溫度響應(yīng)系數(shù)。在不同的諧振波段均有諧振耦合效應(yīng)發(fā)生，纖芯中的LP01模式會(huì)與所填充液柱中的高階模式發(fā)生能量交換。在溫度響應(yīng)方面，隨著溫度上升，由填充液柱與纖芯LP01模式作用產(chǎn)生的耦合峰均會(huì)發(fā)生藍(lán)移，藍(lán)移速率變化范圍是-1.2149～-2.80877nm/℃。
　　3、提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于離子液體選擇性填充光子晶體光纖和錯(cuò)位熔接的溫