簡易帶隙型光子晶體光纖的傳感應(yīng)用研究.pdf

1、簡易帶隙型光子晶體光纖是一種新型光子晶體光纖，與普通的光子晶體光纖相比，它具有較高的占空比與更寬的通頻帶寬，此外，由于其特殊的結(jié)構(gòu)使得纖芯基模與包層模之間的耦合會被有效抑制。本論文研究了兩種基于此光纖的模式干涉結(jié)構(gòu)，并利用其較大占空比的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)物傳感檢測；同時為了實(shí)現(xiàn)基于簡易帶隙型光子晶體光纖錐形模式干涉結(jié)構(gòu)，本文提出了一種基于 CO2激光器的新型光纖拉錐技術(shù)。具體研究內(nèi)容如下：
　　1、提出并實(shí)現(xiàn)了兩種基于簡易帶隙

2、型光子晶體光纖的模式干涉結(jié)構(gòu)，一種將其與單模光纖進(jìn)行坍塌熔接，另一種則將揮發(fā)性有機(jī)物分子擴(kuò)散進(jìn)光纖空氣孔內(nèi)；與前者相比，基于揮發(fā)性有機(jī)物分子擴(kuò)散的模式干涉光傳輸損耗小，且無需繁雜的塌陷熔接步驟。此外，還利用有限元法建立簡易帶隙型光子晶體光纖的理論模型，對其在不同環(huán)境下的模場進(jìn)行分析，所得的理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符。
　　2、提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于簡易帶隙型光子晶體光纖內(nèi)瑞利散射原理進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)物的傳感測量。將簡易帶隙型光子晶體光纖與

3、單模光纖機(jī)械對準(zhǔn)而不熔接，使得揮發(fā)性有機(jī)物分子經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入光纖空氣孔內(nèi)，由于瑞利散射發(fā)生較大傳輸損耗，導(dǎo)致輸出光強(qiáng)降低。揮發(fā)性有機(jī)物濃度越高，進(jìn)入空氣孔的揮發(fā)性有機(jī)物分子越多，由瑞利散射引起的傳輸損耗也越大。通過監(jiān)測輸出光的強(qiáng)度可實(shí)現(xiàn)對揮發(fā)性有機(jī)物濃度的傳感測量。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)簡易帶隙型光子晶體光纖長度為51 mm時，對乙醇的傳感測量靈敏度為0.22 dB/ppm。
　　3、提出了一種基于CO2激光器的新型光纖拉錐系統(tǒng)，并成功制

4、作出基于單模光纖的雙錐級聯(lián)干涉儀，并進(jìn)行相關(guān)物理量的傳感測量。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，僅當(dāng)兩個級聯(lián)錐區(qū)的直徑不同時干涉峰最明顯；當(dāng)曲率變化為6.48-7.98 m?1時；其靈敏度可達(dá)到-25.946 nm/m-1；角度變化為0.02o-0.0375o時傳感器的靈敏度為601.8 nm/o；溫度變化為20-110℃對應(yīng)的靈敏度為0.09nm/℃，折射率變化為1.3394-1.422對應(yīng)的靈敏度為36.3 nm/RIU?？梢娫摳缮鎯x可對微小的彎曲、角度