光子晶體光纖靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和基質(zhì)材料選擇使得其具有傳統(tǒng)光纖無(wú)法比擬的光學(xué)特性。貫穿光子晶體光纖整個(gè)結(jié)構(gòu)的空氣孔為材料填充型光纖器件的制作提供了可能,這將極大的擴(kuò)展了光子器件的應(yīng)用領(lǐng)域,同時(shí)光子晶體光纖自身較小的尺寸也有利于光子器件的集成化發(fā)展。本文基于有限元法和模式耦合理論設(shè)計(jì)仿真了涂覆金納米層型或液體填充的光子晶體光纖的偏振濾波器和傳感器,并對(duì)其性能進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下:首先,綜述了光子晶體光纖的產(chǎn)生背景以及最新的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展,給出了光子晶體光纖的基本特性和數(shù)值研究方法,介紹了光子晶體光纖的制備方法和應(yīng)用前景。其次,設(shè)計(jì)了三種空氣孔涂覆金納米層的光子晶體光纖的偏振濾波器,利用有限元法數(shù)值研究了光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其偏振濾波特性的影響,得出了較為普遍的規(guī)律,并對(duì)所探究的規(guī)律進(jìn)行了驗(yàn)證。再次,設(shè)計(jì)一種基于表面等離子體共振效應(yīng)的D型光子晶體光纖折射率傳感器。通過(guò)在常見(jiàn)的D型光子晶體光纖傳感器的側(cè)面引入三個(gè)開(kāi)放式氣孔,成功的提高了傳感器的靈敏度,同時(shí)探究了光纖結(jié)構(gòu)的變化對(duì)傳感器靈敏度的影響。最后,實(shí)驗(yàn)探究了一種填充酒精的折射率型溫度傳感器的性能。研究了光子晶體光纖和普通光纖熔接中存在的問(wèn)題,利... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：53 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

纖芯模式和SPP模式色散關(guān)系圖

圖2-2纖芯模式和SPP模式色散關(guān)系圖y偏振方向與金膜產(chǎn)生的SPP模式。圖中隨著波長(zhǎng)的增加，向的有效折射率都在逐漸減小，然而y偏振方向的有效折射的突然增加，同時(shí)y偏振方向光信號(hào)能量損耗達(dá)到最大值58的損耗為9.9dB/m。我們發(fā)現(xiàn)共振發(fā)生前x和y偏振方向之間，這兩條線幾乎彼此重合，雙折射率程度不高。x偏振方向射率在1550nm波長(zhǎng)處差異的是y偏振方向上SPP模式代替纖中傳播的光子頻率與金納米顆粒相匹配時(shí)，就會(huì)在兩接觸體共振，金納米粒子產(chǎn)生非常強(qiáng)的光子能量吸收，使得發(fā)生生損耗峰。

式和SPP模式。圖2-6是濾波器在1310nm處得到的良好的濾波效果圖。纖芯基膜的x偏振方向和y偏振方向的有效折射率均隨著入射波長(zhǎng)的增加而減小，當(dāng)y偏振方向的基膜與金納米層發(fā)生表面等離子共振時(shí)，基膜的y偏振模式有效折射率發(fā)生突變，此時(shí)基膜y偏振方向損耗達(dá)到峰值83235.7dB/m，峰值發(fā)生對(duì)應(yīng)的共振波長(zhǎng)為1310nm。此時(shí)濾波器將纖芯基膜的y偏振方向的光波濾掉。圖2-7是圖2-5所示結(jié)構(gòu)光纖分別在等離子體共振波長(zhǎng)1100nm(a，b)的纖芯基膜模場(chǎng)圖和1310nm(c，d)y偏振方向和SPP基膜模場(chǎng)圖。當(dāng)SPP模式的有效折射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于纖芯的有效折射率時(shí)，SPP模式的基膜不會(huì)和纖芯模式發(fā)生耦合

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]光纖生物傳感器[J]. 陳國(guó)平,壽文德.  中國(guó)醫(yī)療器械雜志. 2002(02)



本文編號(hào)：3279491