發(fā)布時間：2017-07-03 14:13

  本文關(guān)鍵詞：光子晶體光纖光柵特性及傳感應用研究

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【摘要】：光子晶體光纖光柵(PCFG)是由光纖光柵(FG)與光子晶體光纖(PCF)這兩種技術(shù)相互結(jié)合而成,該無源器件是近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無源器件之一。光子晶體光纖光柵與傳統(tǒng)光纖光柵相比較起來,由于其自身優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特性使得它在傳感領(lǐng)域方面存在許多的優(yōu)點。在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)情況下,其有效折射率會發(fā)生改變,從而使得在溫度或者應力改變的外界條件下它的傳感特性也會隨之發(fā)生變化,因此其普遍被應用在傳感領(lǐng)域中。本文主要設計出一種包層氣孔均勻排列的九邊形摻有元素鍺的光子晶體光纖布拉格光柵(PCFBG)結(jié)構(gòu),在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)以及外界變化條件下,對其傳輸譜特性和傳感特性進行仿真研究。論文第一章簡單的介紹了光子晶體光纖的發(fā)展史與種類,闡述了光子晶體光纖的特性以及其目前在實踐領(lǐng)域上的應用,并且也概述了光纖光柵的概況及其特點。第二章詳細介紹以及推導了光子晶體光纖光柵常用的四種常規(guī)方法:耦合模理論法、傳輸矩陣法、傅里葉變換法和有限元法(FEM)。其次又針對現(xiàn)實應用方面,介紹了種類不相同的五種切趾函數(shù)。本論文實驗仿真理論方法是傳輸矩陣法。第三章仿真分析了正九邊形光子晶體光纖布拉格光柵在不同空氣孔數(shù)、不同占空比、不同空氣孔填充材料、不同光柵長度及其不同調(diào)制深度等參數(shù)下其波長與譜特性的關(guān)系。結(jié)果表明:增加空氣孔層數(shù)能夠減少光譜能量的泄漏,但是其光柵諧振波長偏移及其對應的諧振峰強度變化都不明顯。除了空氣孔層數(shù)外,在其余的光柵參數(shù)變化情況下,都會對其傳輸光譜特性產(chǎn)生一定的影響。第四章在光纖光柵傳感理論的基礎(chǔ)上討論了正九邊形結(jié)構(gòu)光子晶體光纖布拉格光柵在溫度以及應力變化時其傳感特性的變化。從仿真的結(jié)果可以看出:溫度在逐漸上升的過程中,該結(jié)構(gòu)光纖光柵諧振波長很明顯的出現(xiàn)了向長波長方向偏移的趨勢;應力在逐漸上升的過程中,該結(jié)構(gòu)光纖光柵的諧振波長偏移趨勢不明顯。同時,我們還分析了該結(jié)構(gòu)光纖光柵在不同占空比以及不同空氣孔層數(shù)條件下,傳感靈敏度的變化。發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的變化對于靈敏度影響微乎其微。第五章總結(jié)了本文所探討的正九邊形光子晶體光纖布拉格光柵,與此同時也對光子晶體光纖布拉格光柵的未來發(fā)展前景進行展望。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體光纖布拉格光柵 正九邊形 傳輸矩陣法 傳感特性
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 光子晶體光纖的發(fā)展9-10
• 1.2 光子晶體光纖的分類10-11
• 1.3 光子晶體光纖的特性及應用11-14
• 1.4 光纖光柵的概況14-15
• 1.5 光子晶體光纖布拉格光柵的應用15-17
• 1.6 本文的研究意義及內(nèi)容17-20
• 第二章 光子晶體光纖光柵的理論分析20-34
• 2.1 耦合模理論法20-27
• 2.2 傳輸矩陣法27-30
• 2.3 傅里葉變換法30-31
• 2.4 有限元法31-32
• 2.5 切趾函數(shù)32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 正九邊形光子晶體光纖光柵譜特性分析34-53
• 3.1 正九邊形光子晶體光纖光柵結(jié)構(gòu)的譜特性研究34-47
• 3.1.1 不同空氣孔層數(shù)對正九邊形光子晶體光纖光柵反射譜的影響36-40
• 3.1.2 不同占空比對正九邊形光子晶體光纖光柵反射譜的影響40-42
• 3.1.3 不同光柵長度對正九邊形光子晶體光纖光柵反射譜的影響42-43
• 3.1.4 不同調(diào)制深度對正九邊形光子晶體光纖光柵反射譜的影響43-44
• 3.1.5 空氣孔中不同材料折射率對正九邊形光子晶體光纖光柵的影響44-46
• 3.1.6 相移對正九邊形光子晶體光纖光柵反射譜的影響46-47
• 3.2 正九邊形光子晶體光纖布拉格光柵透射譜的特性分析47-52
• 3.2.1 不同空氣孔層數(shù)對正九邊形光子晶體光纖光柵透射譜的影響47-48
• 3.2.2 不同占空比對正九邊形光子晶體光纖光柵透射譜的影響48-49
• 3.2.3 不同光柵長度對正九邊形光子晶體光纖光柵透射譜的影響49-50
• 3.2.4 不同光柵調(diào)制深度對正九邊形光子晶體光纖光柵透射譜的影響50-51
• 3.2.5 相移對正九邊形光子晶體光纖光柵透射譜的影響51-52
• 3.3 本章小結(jié)52-53
• 第四章 正九邊形光子晶體光纖光柵傳感特性的研究53-68
• 4.1 光纖光柵傳感理論53-58
• 4.1.1 光纖光柵傳感器系統(tǒng)的組成53
• 4.1.2 光纖光柵傳感器的特點53-54
• 4.1.3 光纖光柵傳感器原理54-55
• 4.1.4 光子晶體光纖布拉格光柵溫度傳感模型55-57
• 4.1.5 光子晶體光纖布拉格光柵應變傳感模型57-58
• 4.2 正九邊形光子晶體光纖光柵的溫度傳感仿真58-61
• 4.3 正九邊形光子晶體光纖光柵的應變傳感仿真61-64
• 4.4 正九邊形光纖光柵結(jié)構(gòu)變化對靈敏度的影響64-67
• 4.4.1 光子晶體光纖布拉格光柵傳感靈敏度理論研究64-65
• 4.4.2 光子晶體光纖布拉格光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對于傳感靈敏度影響分析65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 參考文獻70-73
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文73-74
• 致謝74

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