基于功能材料填充光子晶体光纤光子器件的模拟研究
发布时间：2023-07-25 04:02
光子晶体光纤是一种具有可以贯穿整根光纤的周期或准周期性排列空气孔的特种光纤,光学功能材料是一类在力、声、热、电、磁或光等外场作用下其光学性质可能发生变化或调制的材料。光子晶体光纤的多孔特性为材料填充光纤的制备提供了新的契机,功能材料填充光子晶体光纤有望极大地扩展光纤的性能和应用范围,便于实现新型光子器件。本文通过将金属、温敏液体、磁流体、软玻璃选择性填充或者全部填充到光子晶体光纤的气孔中,设计了多种类型的光子晶体光纤偏振器件和传感器件。首先,设计了金属丝填充或者镀金属膜的光子晶体光纤,实现了多种类型偏振滤波器。当光纤纤芯模式和表面等离子体模式满足相位匹配条件时,两种模式便可以发生耦合共振,纤芯模式一部分能量耦合到金属表面导致光纤某一偏振模的能量迅速衰减,进而实现滤波效果。通过改变光纤结构参数考察了共振波长的漂移情况,通过优化光纤参数可以同时实现1.31μm、1.55μm处偏振滤波,通过在空气孔内选择性填入高折射率液体实现了可调谐偏振滤波器。其次,设计了金属以及软玻璃选择性填充双芯光子晶体光纤偏振分束器,观察了光纤参数、金属以及软玻璃对双芯光子晶体光纤耦合长度、耦合长度比的影响,研究了优...
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 光子晶体光纤基本特性
1.2.1 高双折射
1.2.2 高非线性
1.2.3 色散可调控性
1.3 光波传输理论及有限元法
1.4 光子晶体光纤拉制工艺
1.5 光子晶体光纤填充方法
1.6 材料填充型光子晶体光纤光子器件研究进展
1.7 本文的主要研究内容
第2章 金填充型单芯光子晶体光纤偏振滤波特性研究
2.1 引言
2.2 多通讯波长光子晶体光纤偏振滤波器
2.2.1 光纤参量与模拟方法
2.2.2 耦合理论
2.2.3 输出结果与理论分析
2.3 1.31μm、1.55μm光子晶体光纤偏振滤波器
2.3.1 光纤参量
2.3.2 耦合方式转换
2.3.3 输出结果与理论分析
2.4 超宽带光子晶体光纤偏振滤波器
2.4.1 光纤参量与共振原理
2.4.2 输出结果与理论分析
2.5 可调谐光子晶体光纤偏振滤波器
2.5.1 光纤参量与模场分布
2.5.2 多个参量对偏振特性影响
2.5.3 双折射对比
2.6 本章小结
第3章 碲玻璃、金填充型双芯光子晶体光纤偏振分束特性研究
3.1 引言
3.2 碲玻璃光子晶体光纤偏振分束器
3.2.1 光纤参量与耦合理论
3.2.2 输出结果与理论分析
3.3 碲玻璃填充光子晶体光纤偏振分束器
3.3.1 光纤参量
3.3.2 输出结果与理论分析
3.4 金填充光子晶体光纤偏振分束器
3.4.1 光纤参量与共振原理
3.4.2 输出结果与理论分析
3.5 本章小结
第4章 温敏材料填充型光子晶体光纤传感特性研究
4.1 引言
4.2 六芯光子晶体光纤温度传感器
4.2.1 光纤参量
4.2.2 液芯模与缺陷模耦合
4.2.3 输出结果与理论分析
4.3 金属填充光子晶体光纤温度传感器
4.3.1 光纤参量
4.3.2 输出结果与理论分析
4.4 液体芯光子晶体光纤温度传感器
4.4.1 光纤参量与模场分布
4.4.2 输出结果与理论分析
4.5 光子晶体光纤Sagnac干涉型温度传感器
4.5.1 光纤参量与传感原理
4.5.2 输出结果与理论分析
4.6 缺陷芯光子晶体光纤Sagnac干涉型温度传感器
4.6.1 光纤参量与模场分布
4.6.2 输出结果与理论分析
4.7 本章小结
第5章 磁流体填充型光子晶体光纤磁场传感特性研究
5.1 引言
5.2 基于Sagnac干涉效应磁场传感器
5.2.1 光纤参量与磁流体
5.2.2 输出结果与理论分析
5.3 缺陷芯光子晶体光纤磁场传感器
5.3.1 光纤参量与模场分布
5.3.2 输出结果与理论分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3837125
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 光子晶体光纤基本特性
1.2.1 高双折射
1.2.2 高非线性
1.2.3 色散可调控性
1.3 光波传输理论及有限元法
1.4 光子晶体光纤拉制工艺
1.5 光子晶体光纤填充方法
1.6 材料填充型光子晶体光纤光子器件研究进展
1.7 本文的主要研究内容
第2章 金填充型单芯光子晶体光纤偏振滤波特性研究
2.1 引言
2.2 多通讯波长光子晶体光纤偏振滤波器
2.2.1 光纤参量与模拟方法
2.2.2 耦合理论
2.2.3 输出结果与理论分析
2.3 1.31μm、1.55μm光子晶体光纤偏振滤波器
2.3.1 光纤参量
2.3.2 耦合方式转换
2.3.3 输出结果与理论分析
2.4 超宽带光子晶体光纤偏振滤波器
2.4.1 光纤参量与共振原理
2.4.2 输出结果与理论分析
2.5 可调谐光子晶体光纤偏振滤波器
2.5.1 光纤参量与模场分布
2.5.2 多个参量对偏振特性影响
2.5.3 双折射对比
2.6 本章小结
第3章 碲玻璃、金填充型双芯光子晶体光纤偏振分束特性研究
3.1 引言
3.2 碲玻璃光子晶体光纤偏振分束器
3.2.1 光纤参量与耦合理论
3.2.2 输出结果与理论分析
3.3 碲玻璃填充光子晶体光纤偏振分束器
3.3.1 光纤参量
3.3.2 输出结果与理论分析
3.4 金填充光子晶体光纤偏振分束器
3.4.1 光纤参量与共振原理
3.4.2 输出结果与理论分析
3.5 本章小结
第4章 温敏材料填充型光子晶体光纤传感特性研究
4.1 引言
4.2 六芯光子晶体光纤温度传感器
4.2.1 光纤参量
4.2.2 液芯模与缺陷模耦合
4.2.3 输出结果与理论分析
4.3 金属填充光子晶体光纤温度传感器
4.3.1 光纤参量
4.3.2 输出结果与理论分析
4.4 液体芯光子晶体光纤温度传感器
4.4.1 光纤参量与模场分布
4.4.2 输出结果与理论分析
4.5 光子晶体光纤Sagnac干涉型温度传感器
4.5.1 光纤参量与传感原理
4.5.2 输出结果与理论分析
4.6 缺陷芯光子晶体光纤Sagnac干涉型温度传感器
4.6.1 光纤参量与模场分布
4.6.2 输出结果与理论分析
4.7 本章小结
第5章 磁流体填充型光子晶体光纤磁场传感特性研究
5.1 引言
5.2 基于Sagnac干涉效应磁场传感器
5.2.1 光纤参量与磁流体
5.2.2 输出结果与理论分析
5.3 缺陷芯光子晶体光纤磁场传感器
5.3.1 光纤参量与模场分布
5.3.2 输出结果与理论分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3837125
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