光子晶体光纤在滤波及传感中的应用研究

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:moxihuanyu
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由于光子晶体光纤不仅具有可控的双折射效应,而且具有很强的抗腐蚀抗干扰的特性,光纤结构灵活多变,重量轻体积小,所以广泛运用在通信及传感领域。本文结合表面等离子体共振技术具的高探测灵敏度和广泛的测量对象的特性,在传感以及通信领域表现出巨大的应用潜力,分别研究了基于光子晶体光纤表面等离子体共振的滤波器及传感器,使用有限元分别模拟仿真了其滤波性能、传感特性,论文研究的主要内容如下:1.介绍了光子晶体光纤的研究背景及基本特性,概括了光子晶体光纤的主要理论研究方法,给出了基于表面等离子共振光子晶体光纤的理论基础以及对于在光子晶体光纤中填充金属的选择。之后介绍了光子晶体光纤主流的数值计算方法。2.本文提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)的偏振光子晶体光纤(PCF)。通过有限元法(FEM)研究了镀金的PCF。讨论了结构参数对共振特性的影响。数值模拟表明,通过改变气孔参数和金层厚度可以调制谐振波长。结果表明,通过调节气孔直径可以选择性地滤除一个方向的极化,实现通信频段的滤波效果。3.基于上面的模型我们结合PCF双折射效应的产生原理设计出了改进版的滤波器结构,通过对对称性的改变加强了双折射效应,使得中心的能量更多的被转移到金属涂层中,增加了x、y偏振方向在1550nm处的损耗的差值,得到了效果更好的偏振滤波效果。4.我们设计了一种基于光子晶体光纤(PCF)的高灵敏度等离子体共振(SPR)传感器,并使用有限元软件(FEM)分析该传感器。通过在光子晶体光纤的第一环中引入D型孔,提高了传感器的性能。我们研究了D型孔参数对传感性能的影响,并根据波长和幅度灵敏度分析了传感器性能。结果表明,所提出的传感器检测的折射率范围广、折射率灵敏度高。同时具有很高的幅度传感灵敏度和高的品质因数。
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