雙環(huán)形光學(xué)微腔和光子晶體光纖的特性及應(yīng)用研究.pdf

1、近年來,光學(xué)微結(jié)構(gòu)憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性,可廣泛應(yīng)用于光子學(xué)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)物理、全光通信等領(lǐng)域,從而受到人們?cè)絹碓綇V泛的關(guān)注。
　　本論文研究?jī)煞N光子學(xué)微結(jié)構(gòu):雙環(huán)形光學(xué)微腔和光子晶體光纖,主要研究工作包括以下三個(gè)方面:
　　1.設(shè)計(jì)了兩種基于雙環(huán)形微腔的光學(xué)系統(tǒng):第一種是雙環(huán)形微腔耦合馬赫-曾德爾(M-Z)干涉儀,利用耦合矩陣法推導(dǎo)了系統(tǒng)的透過率和相移表達(dá)式,研究了耦合共振器誘導(dǎo)透明現(xiàn)象(CRIT)和耦合共振器誘導(dǎo)吸收現(xiàn)象

2、(CRIA)的產(chǎn)生機(jī)制和應(yīng)用;第二種為雙環(huán)形微腔耦合共振反射系統(tǒng),推導(dǎo)了系統(tǒng)的透過率和群延遲表達(dá)式,研究表明該系統(tǒng)能產(chǎn)生中心波長(zhǎng)靈活可控的反射信號(hào)并且具有良好的群延遲特性,有望代替光纖光柵成為可調(diào)諧激光器的腔反射鏡,反射濾波器等。
　　2.設(shè)計(jì)了一種基于HC-1550-02空芯光子晶體光纖(HC-PCF)的光譜吸收型傳感器:數(shù)值模擬了HC-1550-02 PCF的模場(chǎng)分布,得到0.96的相對(duì)靈敏度,這對(duì)于提高傳感系統(tǒng)的靈敏度具有重

3、要的實(shí)際意義;理論模擬和實(shí)驗(yàn)研究了乙炔氣體在HC-PCF中的擴(kuò)散過程,理論模擬和實(shí)驗(yàn)所得的曲線趨勢(shì)一致,并發(fā)現(xiàn)引入內(nèi)外壓強(qiáng)差可以大大提高氣體擴(kuò)散速度,從而提高系統(tǒng)響應(yīng)速度;搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)得乙炔氣體和氨氣的吸收光譜,得到乙炔在1531.58nm處的氣體檢測(cè)靈敏度為82ppmv。
　　3.在摻鉺光纖激光器的二能級(jí)速率方程的基礎(chǔ)上,分析了閾值附近的非線性效應(yīng)與模式競(jìng)爭(zhēng)對(duì)傳感系統(tǒng)靈敏度的影響;在此基礎(chǔ)上用衰減器模擬氣室搭建實(shí)驗(yàn)光路進(jìn)行模