金属填充微结构光纤的偏振滤波和传感特性研究

发布时间：2021-02-04 05:09

　　相较于传统光纤,微结构光纤的包层中含有按一定规律排列的空气孔,从而具有极其灵活可调的结构设计。研究人员可以根据不同的需求,改变包层中空气孔的排列方式和空气孔的大小,在空气孔中填充不同的光学功能材料等方式来设计并制备出具有所需特性的微结构光纤。也正是这些优点,从20世纪90年代微结构光纤被提出以来,国内外大批学者对其产生了浓厚的兴趣,使得微结构光纤的设计、模拟和制作工艺等方面得到了长足的发展,同时也为基于微结构光纤的微纳光子器件的研制提供了许多可行的思路。本文中选择金属填充微结构光纤为研究对象,提出了两种金覆膜微结构光纤并对其偏振滤波特性和传感特性进行了数值分析;利用课题组制备的银线微结构光纤进行液晶填充,实验测试并分析了其温度传感特性。主要内容如下:首先,提出了一种基于金覆膜大孔调制微结构光纤。通过移除一部分空气孔,在紧邻纤芯的区域引入了一个具有较大尺寸的空气孔,破坏了包层气孔排列的对称性,使微结构光纤产生明显的偏振特性,在x偏振和y偏振方向具有不同波长和强度的损耗峰值。结合表面等离子体共振原理,在大空气孔的内表面镀上金纳米薄膜,使得光在传输时纤芯模与表面等离子体模发生共振,某一偏振方... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同类型的微结构光纤（a）折射率导光型（b）带隙引导型

样变初步确定了光纤的整体结构，之后可以通过不断地修改光纤参数来对光纤进行调制，最终实现偏振滤波。所设计出来的基于金覆膜大孔调制型微结构光纤的截面图如图2-1所示，通过在四层的六边形排列结构中移除一部分空气孔，并用一个更大的空气孔代替。其中较大的空气孔的直径用 1表示，较小的空气孔直径为 2，相邻两个小空气孔的间距用Λ来表示，选择在较大的空气孔上镀上一层金属膜，如图2-1中的黄色区域，其厚度用t来表示。图2-1基于金覆膜大孔调制型微结构光纤端面示意图在微结构光纤的外部添加完美匹配层（PML）和散射边界条件（SBC），完美匹配层可以吸收不同角度下入射光的辐射并阻止能量反射，散射边界条件可以进一步地阻止能量反射。光纤的基底材料选择石英玻璃

金纳米薄膜的厚度t=25nm。计算结果如图2-3所示，图中黑色和红色的虚线分别代表x偏振模式和y偏振模式随波长变化的损耗。可以看到，在所设定的参数下，微结构光纤的损耗在1550nm处达到最大值，说明微结构光纤的纤芯模式中的y偏振模式和缺陷模式在第三通信窗口附近发生了表面等离子体共振效应且在1550nm处达到了最强，由此导致纤芯中的能量很大一部分转移到了金属中，使得y偏振模式在1550nm处产生了- 17 -


本文编号：3017781