光與金屬和電介質(zhì)微納結構相互作用的研究是光電子學領域的核心科學問題之一,氣孔填充金屬線或鍍有金屬膜的光子晶體光纖（PCF）集表面等離子體共振（SPR）效應和光纖結構靈活設計的雙重優(yōu)點,為新型光電子器件的研制提供了新的載體和突破點�；赟PR技術的PCF偏振濾波器具有體積小、易集成和消光比高的特點,基于SPR效應的PCF傳感器具有靈敏度高、檢測范圍寬的特點。本文用有限元方法設計并數(shù)值仿真了多種具有特殊用途的基于金屬填充的光子晶體光纖偏振濾波器和傳感器;實驗研究了基于光子晶體光纖的酒精填充型溫度傳感器的特性,可為進一步研發(fā)填充型光子晶體光纖偏振濾波器和傳感器提供重要參考。論文的主要工作如下:首先,設計了兩種鍍金膜大空氣孔調(diào)制的高消光比光子晶體光纖偏振濾波器。它們都包含兩個鍍金膜的大空氣孔,結構的不對稱性使得兩個垂直的偏振態(tài)共振位置很好地分開,金膜的存在使得某一偏振方向的損耗遠大于與之垂直的另一偏振方向,從而有效地實現(xiàn)了偏振濾波。利用有限元法和模式耦合理論研究了纖芯模與表面等離子體模之間的耦合現(xiàn)象,分析了金膜厚度、氣孔直徑及氣孔中心位置對光纖濾波特性的影響。通過結構參數(shù)的調(diào)整,在光通信的兩個... 

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 光子晶體光纖概述
        1.1.1 光子晶體光纖簡介及發(fā)展
        1.1.2 表征光子晶體光纖特性的幾個關鍵參量
        1.1.3 光子晶體光纖的制造方法
        1.1.4 光子晶體光纖的仿真方法
    1.2 表面等離子體共振技術的研究進展
        1.2.1 表面等離子體共振簡介
        1.2.2 表面等離子體共振實現(xiàn)方法
        1.2.3 表面等離子體共振研究進展
    1.3 光子晶體光纖偏振濾波器和傳感器的研究進展
        1.3.1 光子晶體光纖偏振濾波器研究進展
        1.3.2 光子晶體光纖傳感器研究進展
    1.4 目前存在的問題及本文研究的必要性
    1.5 論文的主要研究內(nèi)容
第2章 填充型光子晶體光纖功能器件研究的基本理論
    2.1 光纖中的光波傳輸場理論和有限元法
    2.2 表面等離子體共振原理
        2.2.1 倏逝波與表面等離子體激元
        2.2.2 表面等離子體激元的色散
        2.2.3 表面等離子體共振條件
    2.3 光纖芯模與等離子體模的耦合理論
    2.4 材料填充型光子晶體光纖偏振濾波器和傳感器的基本原理
    2.5 光子晶體光纖的填充方法
    2.6 本章小結
第3章 鍍金膜大空氣孔調(diào)制的光子晶體光纖偏振濾波器研究
    3.1 引言
    3.2 氣孔六邊形排列光子晶體光纖偏振濾波器設計
        3.2.1 光纖結構設計
        3.2.2 耦合現(xiàn)象
        3.2.3 結構優(yōu)化
    3.3 氣孔正方形排列光子晶體光纖偏振濾波器設計
        3.3.1 光纖結構設計
        3.3.2 結構優(yōu)化
    3.4 本章小結
第4章 基于表面等離子體共振的光子晶體光纖寬帶濾波器研究
    4.1 引言
    4.2 圓形氣孔六邊形排列金膜調(diào)制光纖寬帶濾波器設計
        4.2.1 模型結構
        4.2.2 輸出結果與討論分析
    4.3 橢圓氣孔六邊形排列金線調(diào)制光纖寬帶濾波器設計
        4.3.1 模型結構
        4.3.2 輸出結果與討論分析
    4.4 本章小結
第5章 基于金覆膜的高靈敏度光子晶體光纖傳感器研究
    5.1 引言
    5.2 基于金覆膜的D型光纖折射率傳感器設計
        5.2.1 模型結構
        5.2.2 基本理論
        5.2.3 輸出結果與討論分析
    5.3 基于金覆膜的D型光纖溫度傳感器設計
        5.3.1 模型結構
        5.3.2 輸出結果與討論分析
    5.4 基于金覆膜的外部鍍金光纖溫度傳感器設計
        5.4.1 模型結構
        5.4.2 輸出結果與討論分析
    5.5 本章小結
第6章 填充型光子晶體光纖溫度傳感的實驗測試與性能分析
    6.1 引言
    6.2 實驗設計與光路搭建
    6.3 酒精填充的七芯光子晶體光纖的溫度傳感特性研究
    6.4 酒精填充的空芯光子晶體光纖的溫度傳感特性研究
    6.5 酒精填充的銀線光子晶體光纖的溫度傳感特性研究
    6.6 D型銀覆膜光子晶體光纖的溫度傳感特性研究
    6.7 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]法布里-珀羅薄膜干涉的光纖溫度傳感器[J]. 高曉丹,彭建坤,呂大娟.  紅外與激光工程. 2018(01)
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于表面等離子體共振的光子晶體光纖特性研究[D]. 韓雅.華中科技大學 2015
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[4]基于SPR原理的熔錐型光纖偏振器研究[D]. 陳金鵬.黑龍江大學 2014
[5]基于光子晶體光纖的表面等離子共振傳感器的研究[D]. 伏祥勇.天津大學 2012
[6]光子晶體光纖的數(shù)值模擬[D]. 李書婷.西北大學 2008
[7]光子晶體光纖的數(shù)值模擬及特性分析[D]. 劉斌.華中科技大學 2005



本文編號：3687736