基于帯隙型光子晶體光纖傳感的研究.pdf

1、光子晶體光纖(photonic crystal fiber, PCF)是一種新型的微結構光纖(Micro-Structured Fiber)，又被稱為多孔光纖，1992年首次被提出，相對于傳統光纖，其具有無截止單模傳輸、可調色散、高雙折射、高非線性等特性。自從其問世以來，就受到了人們極大的關注。由于其具有靈活的結構與優(yōu)越的性能，而且在光纖空氣孔中可以填充不同性質的材料，比如液晶、氣體、高溫敏的液體，做成各種高靈敏度的傳感器件，因此近年來

2、基于光子晶體光纖傳感的研究和應用已成為熱點。
　　本文應用平面波展開法（PWM）和全矢量有限元法（FEM）并結合計算機軟件COMSOL對帯隙型光子晶體光纖的溫度傳感和氣體傳感進行了理論研究和數值仿真。提出了一種空芯光子晶體光纖（HC-PCF）用于氣體傳感的方法，通過設計合適的反共振環(huán)厚度，來控制光纖的限制損耗和纖芯功率比，數值結果表明：在歸一化厚度T=5、波長λ=1.65372μm處，纖芯中光功率與總功率的比值達到99.19％，泄

3、露損耗僅為1.48×10-3dB/km，提高了功率比，降低了損耗，使HC-PCF能更好地應用到氣體傳感中。
　　提出了利用高折射率棒帯隙型光子晶體光纖進行溫度傳感的方法，并利用全矢量有限元法分析了不同溫度下有效模面積 Aeff與溫度 T的變化關系，空氣孔的直徑和孔間距大小對溫度傳感特性的影響。研究結果表明：填充甲苯的帯隙型光子晶體光纖溫度靈敏度能達到20.20dB/m/℃，而且可以通過設計不同結構參數來調節(jié)溫度敏感區(qū)間。