【摘要】：微結(jié)構(gòu)光纖(Microstructured optical fibers,MOF)具有復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)和豐富的模式特性,通過微孔設(shè)計在光纖內(nèi)部引入新的波導(dǎo)結(jié)構(gòu),利用諧振耦合原理,可對光纖的傳導(dǎo)特性進行調(diào)控。其中,基于微流材料集成諧振型微結(jié)構(gòu)光纖對溫度、應(yīng)力和磁場等物理參量的高響應(yīng)靈敏度,許多具有超高靈敏度的折射率傳感器、溫度和應(yīng)力傳感器等被廣泛研究。然而,由于各個物理參量之間存在交叉敏感的問題,限制了其在雙參量或多參量傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,利用微流集成技術(shù)和諧振耦合原理來開展多元傳感器的研究具有重要的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用意義。本文通過優(yōu)化設(shè)計微結(jié)構(gòu)光纖的微孔結(jié)構(gòu),提出了一種基于圓孔混合結(jié)構(gòu)的諧振型微結(jié)構(gòu)光纖,探尋了諧振耦合機理,并分析了其在偏振濾波器和傳感器方面的應(yīng)用;基于諧振耦合原理和微流材料集成光纖,實現(xiàn)了級聯(lián)多元傳感器和混合填充多元傳感器。主要研究內(nèi)容如下:1.通過優(yōu)化設(shè)計微結(jié)構(gòu)光纖的微孔結(jié)構(gòu),引入包層缺陷,提出了一種基于圓孔混合結(jié)構(gòu)的諧振型微結(jié)構(gòu)光纖。理論模擬并分析了纖芯模式與包層模式的諧振耦合特性及光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)、溫度對諧振區(qū)域的影響,提出了其在偏振濾波器方面的應(yīng)用。利用選擇性微流集成技術(shù)對該光纖進行填充,實現(xiàn)了Sagnac干涉儀對溫度的傳感,并進一步提出了其在雙參量傳感中的應(yīng)用。2.基于微流材料集成技術(shù),制備了單孔微流注入微結(jié)構(gòu)光纖(Single-hole-microfluidinfiltrated MOF,SHMI-MOF)和光子帶隙光纖(Photonic Bandgap Fiber,PBF),并設(shè)計實驗研究了兩種光纖的傳感特性。實驗測得SHMI-MOF和PBF的溫度靈敏度分別為-13.94nm/°C和-5.39nm/°C,應(yīng)變靈敏度分別為-34.48pm/με和-29.52pm/με。3.基于兩種光纖不同的傳感特性,提出了基于PBF和SHMI-MOF級聯(lián)光纖的級聯(lián)多元傳感器,解決了溫度和應(yīng)力的交叉敏感問題,實現(xiàn)了溫度和應(yīng)力的同時測量。然后,利用兩種微流集成技術(shù)在同一段光纖上分別進行單孔填充和全填實現(xiàn)了一種新型傳感器——混合填充多元傳感器,打破了級聯(lián)多元傳感器體積大、損耗大以及制備復(fù)雜等局限性。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN253;TP212
【圖文】：

常見全內(nèi)

[22]通過電弧放電技術(shù)在微結(jié)構(gòu)光纖中引入縱向不均勻性，實現(xiàn)了一種具有高熱穩(wěn)定性的長周期光纖光柵，如圖1.3(a)所示。Sun Lipeng等人[23]將錐型微結(jié)構(gòu)光纖彎曲，光纖因縱向受力不均勻而使得其幾何尺寸和折射率分布發(fā)生變化，從而將縱向不均勻性引入到光纖中，獲得高折射率靈敏度的傳感響應(yīng)。2010年，Chen Mingyang等人[24]通過對微結(jié)構(gòu)光纖橫截面空氣孔的大小及排列方式進行設(shè)計，在光纖中引入新的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，提出了一種基于四方格子微結(jié)構(gòu)光纖的非對稱雙芯光纖，如圖1.3(b)所示，基于諧振耦合效應(yīng)，實現(xiàn)了一種新型寬帶偏振分光器。D. Monzon-Heraandez等人[25]于2006年通過拉錐技術(shù)在微結(jié)構(gòu)光纖中引入包層缺陷模式，依據(jù)其纖芯模式與包層模式之間的諧振耦合，來制作模間干涉儀，提出了其在溫度和應(yīng)力傳感等領(lǐng)域中的應(yīng)用。2012年

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1 夏長明;周桂耀;;微結(jié)構(gòu)光纖的研究進展及展望[J];激光與光電子學(xué)進展;2019年17期

2 高雪健;王善德;劉來;康U

本文編號：2733560