【摘要】：隨著光纖通信技術的發(fā)展,目前對于各種特種光纖的需求也逐漸增大,相對于石英纖芯的光纖,空芯光纖具有一定的優(yōu)勢�？招矩撉使饫w是目前空芯光纖研究的一個熱點,如何設計具有優(yōu)異傳輸特性的空芯負曲率光纖并擴寬空芯負曲率光纖的應用是目前急需解決的問題。本文采用全矢量有限元方法對空芯負曲率光纖的傳輸特性進行了研究,同時設計了基于空芯負曲率光纖的溫度傳感器與折射率傳感器。首先,簡要介紹了本課題的研究背景與意義,并詳細說明了目前國內(nèi)外關于空芯負曲率光纖的研究現(xiàn)狀。同時介紹了空芯負曲率光纖反諧振反射和抑制模式耦合的導光機理,并對全矢量有限元模擬方法的相關理論知識進行了描述。其次,對不同結構的空芯負曲率光纖的限制損耗、彎曲損耗與單模特性等傳輸特性進行了研究,在結構上主要包括圓形與橢圓形單獨包層管空芯負曲率光纖,并在其中加入不同形狀的嵌套管,同時對各種結構的傳輸特性進行了對比。再次,設計了基于空芯負曲率光纖的溫度傳感器,根據(jù)溫敏液體折射率隨溫度發(fā)生改變的特性,結合金層的表面等離子體共振效應,使纖芯支持的模式與金層支持的模式發(fā)生耦合,得到不同溫度下的限制損耗曲線,根據(jù)曲線的飄移得到傳感器的靈敏度。最后,設計了基于空芯負曲率光纖的折射率傳感器,研究了圓形包層管的管壁厚度、相鄰包層管之間的間隙以及橢圓形包層管的橢圓度對基于空芯負曲率光纖的折射率傳感器靈敏度的影響。
【圖文】：

纖芯邊界處形成了負曲率纖芯邊界。負曲率的意思是纖芯柱坐標系的徑向單元矢量方向相反。HC-NCF 能夠限制光因是包層管壁的反諧振效應和抑制纖芯支持的模式與包層合。負曲率光纖的導光機理諧振效應效應是 HC-NCF 能夠在空芯中進行導光的一個重要原因，與反諧振效應的原理示意圖，在玻璃材料區(qū)域內(nèi)，縱波矢kT=k0(n21-n20)1/2，其中 k0=2π/λ，為真空中波矢量，λ 為波長。差為 π 的偶數(shù)倍，則對應的石英玻璃的厚度為 t=mλ/[2(n21-n；當發(fā)生反諧振時，相位差為 π 的奇數(shù)倍，則此時得到的(m-0.5)λ/[2(n21-n20)1/2][38]。

6 7 8 9 10 11 12 130.99900.99910.99920.99930.99940.9995B3B2B1A2A3fEectivefinedg(mm)圖 2-4 N=4 時 HC-NCF 不同 g 時各模式的有效折射率管的間隙g較小時，光纖的包層管的直徑dtube會大于光纖的支持的模式的有效折射率大于纖芯支持的模式的有效折射g 的逐漸增大，包層管的直徑 dtube逐漸減小，當包層管的直同樣大小時，光纖的纖芯模式與包層管模式發(fā)生耦合；隨步增大，光纖的包層管直徑 dtube小于光纖的纖芯直徑，，因折射率小于光纖的纖芯折射率。圖 2-5 給出了在圖 2-4 曲A3、B1、B2 和 B3 處的模場圖。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN818

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