光子晶體光纖光柵特性及傳感應(yīng)用研究.pdf

1、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)合產(chǎn)生，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(diǎn)。在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)情況下，其有效折射率會(huì)發(fā)生改變，從而使得在溫度或者應(yīng)力改變的外界條件下它的傳感特性也會(huì)隨之發(fā)生變化，因此其普遍被應(yīng)用在傳感領(lǐng)域中。
　　本文主要設(shè)計(jì)出一種包層氣孔均勻排列的九邊

2、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(duì)其傳輸譜特性和傳感特性進(jìn)行仿真研究。
　　論文第一章簡(jiǎn)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(shí)踐領(lǐng)域上的應(yīng)用，并且也概述了光纖光柵的概況及其特點(diǎn)。
　　第二章詳細(xì)介紹以及推導(dǎo)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(duì)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用方面，介紹

3、了種類不相同的五種切趾函數(shù)。本論文實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)度及其不同調(diào)制深度等參數(shù)下其波長(zhǎng)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(zhǎng)偏移及其對(duì)應(yīng)的諧振峰強(qiáng)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(huì)對(duì)其傳輸光譜特性產(chǎn)生一定的影響。
　　第四章在光纖光

4、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(yīng)力變化時(shí)其傳感特性的變化。從仿真的結(jié)果可以看出：在溫度領(lǐng)域的研究方面，溫度在逐漸上升的過程中，該結(jié)構(gòu)光纖光柵諧振波長(zhǎng)很明顯的出現(xiàn)了向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向偏移的趨勢(shì)；在應(yīng)變領(lǐng)域研究方面，應(yīng)力在逐漸上升的過程中，該結(jié)構(gòu)光纖光柵的諧振波長(zhǎng)偏移趨勢(shì)不明顯。同時(shí)，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。最后發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的變化對(duì)于靈敏度影響微乎其微。