光子晶體光纖由于其高雙折射、低損耗、色散可調等特性,在光纖傳感和納米光子學領域備受關注。與傳統(tǒng)的物理傳感器相比,基于光子晶體光纖設計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分布和光傳輸特性,設計并分別制備了馬赫-曾德干涉型和具有游標效應的兩種光子晶體光纖傳感器,并進行了溫度、濕度、折射率以及氣壓等參數(shù)的傳感特性研究。應用全矢量有限元法對光子晶體光纖的空氣孔及其介質特性進行理論研究和數(shù)值分析,獲得了光子晶體光纖的光場分布,計算得到光子晶體光纖的包層有效折射率為1.451和本文實驗所用的LMA-10型光子晶體光纖相吻合,并結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)與傳感靈敏度的關系。通過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)域作為激勵區(qū)實現(xiàn)了馬赫-曾德干涉。實驗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行了濕度傳感特性實驗研究,獲得濕度靈敏度為53.86 pm/%RH... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：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 本論文的主要研究內容
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 光纖傳感游標效應原理
    2.5 本章小結
第3章 基于光子晶體光纖的馬赫-曾德干涉計傳感特性研究
    3.1 引言
    3.2 馬赫-曾德干涉型光子晶體光纖傳感器的設計與制備
        3.2.1 馬赫-曾德干涉型光子晶體光纖傳感器的設計
        3.2.2 馬赫-曾德干涉型光子晶體光纖傳感器的制備
    3.3 溫度傳感特性實驗研究
        3.3.1 實驗系統(tǒng)搭建
        3.3.2 溫度傳感特性
    3.4 折射率傳感特性實驗研究
        3.4.1 實驗系統(tǒng)搭建
        3.4.2 折射率傳感特性
    3.5 濕度傳感特性實驗研究
        3.5.1 實驗系統(tǒng)搭建
        3.5.2 濕度傳感特性
    3.6 傳感器穩(wěn)定性實驗研究
    3.7 本章小結
第4章 基于光子晶體光纖的級聯(lián)雙腔傳感器特性研究
    4.1 引言
    4.2 具有游標效應的級聯(lián)雙腔傳感器的設計與制備
        4.2.1 級聯(lián)雙腔傳感器的設計
        4.2.2 級聯(lián)雙腔傳感器的仿真與分析
        4.2.3 級聯(lián)雙腔傳感器的制備
    4.3 溫度傳感特性實驗研究
        4.3.1 實驗系統(tǒng)搭建
        4.3.2 溫度傳感特性
    4.4 氣壓傳感特性實驗研究
        4.4.1 實驗系統(tǒng)搭建
        4.4.2 氣壓傳感特性
    4.5 傳感器穩(wěn)定性實驗研究
    4.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
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中的應用（英文）[J]. 張秀梅,蔣書波,王旭.  紅外與毫米波學報. 2017(06)
[2]空芯光子晶體光纖熔接技術研究[J]. 李曉倩,高壽飛,汪瀅瑩,王璞.  導航定位與授時. 2017(06)
[3]基于游標效應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.  物理學報. 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,嚴德賢,徐偉,姚建銓.  光電子·激光. 2017(01)
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[9]光纖傳感器的分類及其應用原理[J]. 丁小平,王薇,付連春.  光譜學與光譜分析. 2006(06)
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碩士論文
[1]錐形微納光纖傳感系統(tǒng)的設計與傳感特性研究[D]. 吳明澤.哈爾濱理工大學 2018
[2]基于多模光纖模間干涉的傳感與解調特性研究[D]. 任乃奎.哈爾濱理工大學 2017
[3]干涉型微納光纖傳感器研究[D]. 譚艷珍.暨南大學 2014
[4]空芯光子晶體光纖特性研究[D]. 孫世紅.重慶大學 2011



本文編號：3626481