基于選擇性填充技術的光子晶體光纖溫度傳感器的研究.pdf

1、光子晶體光纖由芯層和圍繞芯層的光子晶體陣列所構成，這種標準的形態(tài)學結構使得光能夠以一種獨特的方式被束縛在光纖芯層。由于這種新技術的發(fā)展，我們對于光纖是什么，利用它能做些什么的認識正在發(fā)生著變化。諸多科研領域都在開展著基于光子晶體光纖的各項研究。絕大部分類型的光子晶體光纖的光子晶體陣列由空氣腔構成，從而成為了極具潛力的功能材料集成平臺,可以與生物化學，材料等研究領域開展交叉研究。其中，基于選擇性填充技術的光子晶體光纖傳感器被廣泛應用于溫度

2、，應力，電場等因素的傳感測量，尤其在溫度傳感領域取得了非常好的表現。然而，大部分的研究都著重于靈敏度的提升，傳感器尺寸的微型化，較大的測量溫度范圍等方向。對于光子晶體光纖內部波導結構對于整個光子晶體光纖傳感器的傳感表現有何影響還未有過報導。此外，大部分對于光子晶體光纖傳感器的光信號的檢測都是基于光譜儀等設備的波長域信號解析，很少有別的光檢測手段被用來解調這些光學信號。
　　本文的研究中，制作了三個有著相似結構的光子晶體光纖傳感器，

3、傳感器結構均為甘油填充一個包層空氣孔的液體腔與光子晶體光纖芯層所構成的直接耦合波導結構，區(qū)別在于液體腔與芯層的距離有著線性變化。從原理分析到實驗分別對三個傳感器進行了耦合強度特性和溫度響應特性的評估與測量。從而得出，液體腔與芯層之間更小的距離，雖然不會影響整個波導結構中的光的模式指數，但是液體腔對芯層更強的耦合強度會影響整個傳感器的靈敏度。反之可得，通過適當地調整這類傳感器的結構可以達到控制傳感器靈敏度的目的。這個研究將對設計和優(yōu)化基于

4、選擇性液體填充光子晶體光纖傳感器有著一定的借鑒作用。
　　針對第二個問題，我們提出了一種新穎的選擇性填充雙芯光子晶體光纖傳感器，利用低相干解調技術對該傳感器光學信號進行采集和處理，并進行了溫度傳感測量來檢驗傳感系統(tǒng)的表現。選擇性地將蒸餾水填充進雙芯光子晶體光纖約1/3部分的空氣腔內從而使得雙芯具有不同的有效折射率，繼而對傳輸在不同芯層的光引入了相位延遲，此相位延遲可以被后面解調馬赫-曾德干涉儀所補償，通過監(jiān)測相位延遲的值可以探測被