光子晶體光纖由于其高雙折射、低損耗、色散可調(diào)等特性,在光纖傳感和納米光子學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注。與傳統(tǒng)的物理傳感器相比,基于光子晶體光纖設(shè)計(jì)的傳感器具有更高的靈敏度。本論文基于光子晶體光纖的光場(chǎng)分布和光傳輸特性,設(shè)計(jì)并分別制備了馬赫-曾德干涉型和具有游標(biāo)效應(yīng)的兩種光子晶體光纖傳感器,并進(jìn)行了溫度、濕度、折射率以及氣壓等參數(shù)的傳感特性研究。應(yīng)用全矢量有限元法對(duì)光子晶體光纖的空氣孔及其介質(zhì)特性進(jìn)行理論研究和數(shù)值分析,獲得了光子晶體光纖的光場(chǎng)分布,計(jì)算得到光子晶體光纖的包層有效折射率為1.451和本文實(shí)驗(yàn)所用的LMA-10型光子晶體光纖相吻合,并結(jié)合傳感器傳感理論得到了馬赫-曾德傳感區(qū)有效折射率差、法布里-珀羅腔參數(shù)與傳感靈敏度的關(guān)系。通過(guò)單模光纖和光子晶體光纖的塌陷熔接制備了馬赫-曾德干涉型光子晶體光纖傳感器,利用塌陷區(qū)域作為激勵(lì)區(qū)實(shí)現(xiàn)了馬赫-曾德干涉。實(shí)驗(yàn)搭建了溫度和折射率傳感系統(tǒng),研究了傳感器的溫度、折射率傳感特性,所得溫度靈敏度和折射率靈敏度分別為122 pm/°C和-14.66 dB/RIU;制備了石墨烯涂覆的濕度傳感器并進(jìn)行了濕度傳感特性實(shí)驗(yàn)研究,獲得濕度靈敏度為53.86 pm/%RH... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 光子晶體光纖傳感器的研究概況
    1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 光子晶體光纖傳感理論研究及數(shù)值分析
    2.1 引言
    2.2 光子晶體光纖理論分析
        2.2.1 光子晶體光纖
        2.2.2 光子晶體光纖理論研究
    2.3 光子晶體光纖包層折射率數(shù)值分析
    2.4 光子晶體光纖傳感器傳感理論
        2.4.1 全光纖馬赫-曾德干涉原理
        2.4.2 光纖傳感游標(biāo)效應(yīng)原理
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于光子晶體光纖的馬赫-曾德干涉計(jì)傳感特性研究
    3.1 引言
    3.2 馬赫-曾德干涉型光子晶體光纖傳感器的設(shè)計(jì)與制備
        3.2.1 馬赫-曾德干涉型光子晶體光纖傳感器的設(shè)計(jì)
        3.2.2 馬赫-曾德干涉型光子晶體光纖傳感器的制備
    3.3 溫度傳感特性實(shí)驗(yàn)研究
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        3.3.2 溫度傳感特性
    3.4 折射率傳感特性實(shí)驗(yàn)研究
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        3.4.2 折射率傳感特性
    3.5 濕度傳感特性實(shí)驗(yàn)研究
        3.5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        3.5.2 濕度傳感特性
    3.6 傳感器穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究
    3.7 本章小結(jié)
第4章 基于光子晶體光纖的級(jí)聯(lián)雙腔傳感器特性研究
    4.1 引言
    4.2 具有游標(biāo)效應(yīng)的級(jí)聯(lián)雙腔傳感器的設(shè)計(jì)與制備
        4.2.1 級(jí)聯(lián)雙腔傳感器的設(shè)計(jì)
        4.2.2 級(jí)聯(lián)雙腔傳感器的仿真與分析
        4.2.3 級(jí)聯(lián)雙腔傳感器的制備
    4.3 溫度傳感特性實(shí)驗(yàn)研究
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        4.3.2 溫度傳感特性
    4.4 氣壓傳感特性實(shí)驗(yàn)研究
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建
        4.4.2 氣壓傳感特性
    4.5 傳感器穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空芯光子晶體光纖與單模光纖耦合優(yōu)化及在拉曼氣體檢測(cè)中的應(yīng)用（英文）[J]. 張秀梅,蔣書波,王旭.  紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2017(06)
[2]空芯光子晶體光纖熔接技術(shù)研究[J]. 李曉倩,高壽飛,汪瀅瑩,王璞.  導(dǎo)航定位與授時(shí). 2017(06)
[3]基于游標(biāo)效應(yīng)的增敏型光纖法布里-珀羅干涉儀溫度傳感器[J]. 楊易,徐賁,劉亞銘,李萍,王東寧,趙春柳.  物理學(xué)報(bào). 2017(09)
[4]基于保偏光纖和LPFG的Sagnac環(huán)溫度及環(huán)境折射率雙參量光纖傳感器研究[J]. 蘇耿華,徐德剛,石嘉,張海偉,許浩展,馮佳琛,嚴(yán)德賢,徐偉,姚建銓.  光電子·激光. 2017(01)
[5]光纖傳感器及其應(yīng)用[J]. 彭利標(biāo),田野,李冰玉,王奉良.  電子設(shè)計(jì)工程. 2014(21)
[6]不同液體濃度與折射率關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式[J]. 周萬(wàn)福,羅雙玲,王傳坤,張星.  興義民族師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2013(05)
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[8]光纖傳感技術(shù)在地震勘探中的應(yīng)用研究[J]. 邵敏,喬學(xué)光,傅海威,羅小東,劉欽朋.  地球物理學(xué)進(jìn)展. 2011(01)
[9]光纖傳感器的分類及其應(yīng)用原理[J]. 丁小平,王薇,付連春.  光譜學(xué)與光譜分析. 2006(06)
[10]光子晶體光纖非線性光學(xué)研究新進(jìn)展[J]. 王清月,胡明列,柴路.  中國(guó)激光. 2006(01)

碩士論文
[1]錐形微納光纖傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與傳感特性研究[D]. 吳明澤.哈爾濱理工大學(xué) 2018
[2]基于多模光纖模間干涉的傳感與解調(diào)特性研究[D]. 任乃奎.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[3]干涉型微納光纖傳感器研究[D]. 譚艷珍.暨南大學(xué) 2014
[4]空芯光子晶體光纖特性研究[D]. 孫世紅.重慶大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3626481