超小GRIN光纤探头与空芯光子晶体光纤的耦合模型及应用

发布时间：2023-06-03 10:28

　　基于空芯光子晶体光纤(Hollow Core Photonic Crystal Fiber,HC-PCF)的全光纤光谱吸收气体传感器,具有体积小、抗干扰能力强、稳定性好等优点,近年来受到学者的青睐。然而,该类气体传感器通常采用单模光纤与HC-PCF进行耦合,存在耦合距离短和效率低等问题。本文将超小自聚焦(Gradient-index,GRIN)光纤探头与HC-PCF进行耦合,利用GRIN光纤探头良好的聚焦特性,以获得更远的工作距离和更高的耦合效率。完成的主要工作或创新点如下:1、在论述小型化光学探头和光纤气体传感器发展动态的基础上,提出利用超小GRIN光纤探头替代传统单模光纤,与HC-PCF耦合研究新型光纤气体传感器的思想,以提高光谱吸收型气体传感测量系统的工作性能。2、基于超小GRIN光纤探头的光学特性,研究其结构参数的优化设计方法,利用高级编程语言C#开发GRIN光纤探头的设计与性能分析软件,通过分析不同结构参数对GRIN光纤探头的光学性能参数的影响,设计具有优越聚焦性能的GRIN光纤探头的结构参数,为其样品制作和检测提供参数依据。3、建立超小GRIN光纤探头与HC-PCF的耦合模...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究动态
        1.2.1 小型化光学探头研究现状分析
        1.2.2 光纤气体传感器研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
第二章 超小GRIN光纤探头的设计与制作
    2.1 GRIN光纤透镜
    2.2 超小GRIN光纤探头的光学模型
    2.3 超小GRIN光纤探头的设计软件
        2.3.1 参数分析模块
        2.3.2 探头设计模块
        2.3.3 探头设计案例分析
    2.4 超小GRIN光纤探头的制作与检测
    2.5 本章小结
第三章 超小GRIN光纤探头与HC-PCF的耦合方法
    3.1 耦合模型及效率解析
    3.2 耦合效率测量实验系统
    3.3 测试结果及分析
    3.4 本章小结
第四章 耦合模型在气体传感器中的应用方法
    4.1 吸收光谱气体检测技术
        4.1.1 气体分子吸收理论
        4.1.2 朗伯-比尔定律
        4.1.3 空芯光子晶体光纤气体传感理论
        4.1.4 气体传感器模型
    4.2 气体传感器实验系统
        4.2.1 光源
        4.2.2 空芯光子晶体光纤气室
        4.2.3 光谱分析仪
    4.3 气体传感器方案初步验证
    4.4 本章小结
第五章 工作总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工作展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
作者在攻读硕士学位期间所做的项目
致谢



本文编号：3829162