柚子型包层微结构光纤折射率传感特性研究

发布时间：2017-09-09 20:44

  本文关键词：柚子型包层微结构光纤折射率传感特性研究

  更多相关文章： 光子晶体光纤 光纤光栅 折射率传感 液体填充 腐蚀

【摘要】：随着光纤光栅的制备技术地提高,基于光子晶体光纤刻制的光栅在研究和应用领域发展迅猛。利用光纤光栅结构简单、设计灵活、灵敏度高等优点测量折射率是光纤光栅应用方向之一,本文利用课题组在光纤仿真及刻制方面的基础和经验,对柚子型布拉格和长周期光子晶体光栅折射率传感特性进行了系统的研究,同时在光栅刻制和光栅折射率传感的仿真及测量进行了详细地探索。具体如下:首先,介绍光子晶体光纤的分类和应用,并阐述了本课题的研究背景和意义。其次,研究用来分析光纤光栅的理论方法,包括耦合模理论和局域耦合模理论,详细分析了布拉格和长周期光纤光栅中的模式耦合。再次,系统地研究使用紫外激光器和CO2激光脉冲制备柚子型光子晶体光纤光栅的形成机理及方法,并对单模光纤与柚子型光子晶体光纤熔接进行了分析,搭建刻制光纤光栅的实验平台,并在搭建的实验平台上成功地刻写出柚子型布拉格光子晶体光纤光栅和柚子型长周期光子晶体光纤光栅。最后,对柚子型布拉格光子晶体光纤光栅和长周期光子晶体光纤光栅的传感机理进行分析,对柚子型布拉格光子晶体光纤光栅和长周期光子晶体光纤光栅进行了仿真研究,得出了各自谐振波长的漂移规律并对不同模式谐振波长折射率灵敏度进行了分析,然后对实验刻制的柚子型布拉格光子晶体光纤光栅和长周期光子晶体光纤光栅进行了填充和腐蚀,测量了柚子型布拉格光子晶体光纤光栅和长周期光子晶体光纤光栅的温度和折射率传感特性,验证了仿真得出的漂移规律,得出填充和腐蚀后的光栅折射率灵敏度。
【关键词】：光子晶体光纤 光纤光栅 折射率传感 液体填充 腐蚀
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 光子晶体光纤10-12
• 1.1.1 光子晶体光纤的分类10
• 1.1.2 光子晶体光纤发展概况10-11
• 1.1.3 光子晶体光纤的特性及应用11-12
• 1.2 光子晶体光纤光栅12-14
• 1.2.1 光子晶体光纤光栅的分类12-13
• 1.2.2 光子晶体光纤光栅的发展历程13
• 1.2.3 光子晶体光纤光栅的应用13-14
• 1.3 课题的研究意义14
• 1.4 本文的主要内容和章节安排14-15
• 第2章 柚子型光子晶体光纤光栅理论研究15-22
• 2.1 引言15
• 2.2 光纤光栅理论分析方法15-21
• 2.2.1 耦合模理论15-18
• 2.2.2 局域耦合模理论18-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 柚子型光子晶体光纤光栅的制备22-31
• 3.1 引言22
• 3.2 光子晶体光纤与单模光纤熔接实验22-23
• 3.3 紫外曝光法制备光纤光栅23-27
• 3.3.1 紫外曝光法制备光纤光栅的形成机理及特性23-24
• 3.3.2 紫外曝光法制备PCF-FBG和PCF-LPFG24-27
• 3.4 CO_2激光脉冲制备光纤光栅27-29
• 3.4.1 CO_2激光脉冲制备光纤光栅形成机理及特性27-28
• 3.4.2 CO_2激光脉冲制备PCF-LPFG28-29
• 3.5 本章小结29-31
• 第4章 柚子型布拉格光子晶体光纤光栅折射率传感特性31-47
• 4.1 引言31
• 4.2 柚子型PCF-FBG的传感原理31-33
• 4.2.1 温度传感原理31-32
• 4.2.2 折射率传感原理32-33
• 4.3 柚子型PCF-FBG折射率传感特性分析33-36
• 4.3.1 柚子型PCF-FBG的数值仿真33-34
• 4.3.2 柚子型PCF-FBG折射率传感特性分析34-36
• 4.4 柚子型PCF-FBG折射率传感实验36-46
• 4.4.1 温度传感特性37-38
• 4.4.2 柚子型PCF-FBG的腐蚀实验38-42
• 4.4.3 折射率传感特性42-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 柚子型长周期光子晶体光纤光栅折射率传感特性47-57
• 5.1 引言47
• 5.2 柚子型PCF-LPFG的传感机理47-49
• 5.2.1 温度传感机理47-48
• 5.2.2 折射率传感原理48-49
• 5.3 柚子型PCF-LPFG的折射率传感特性分析49-52
• 5.3.1 柚子型PCF-LPFG的数值仿真49-50
• 5.3.2 柚子型PCF-FBG折射率传感特性分析50-52
• 5.4 柚子型PCF-LPFG折射率传感实验52-56
• 5.4.1 温度传感特性52
• 5.4.2 柚子型PCF-LPFG腐蚀实验52-53
• 5.4.3 折射率传感特性53-56
• 5.5 本章小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果63-64
• 致谢64-65
• 作者简介65

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本文编号：822685