高双折射光子晶体光纤应用于传感的研究

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光子晶体光纤具有无截止单模传输、色散可调、高非线性、高双折射等特性,自1992年被P. St. J .Russell等人提出以来,就因其独特的光学性质受到了人们极大的关注,欣起了一股研究光子晶体光纤的热潮。通过灵活地设计光子晶体光纤的结构可以获得具有高双折射特性的光子晶体光纤,因此近年来基于光子晶体光纤双折射特性的研究和应用已成为一个热点。本文提出了一种新型的边孔型光子晶体光纤。利用全矢量有限元法对提出的边孔型光子晶体光纤的受力、模场情况进行仿真,并结合Matlab做数据的后处理,从而得到这种边孔型光子晶体光纤的双折射特性和当存在静态液体压力、横向压力时双折射特性随结构参数、自由空间波长的变化关系。数值结果表明,边孔越大离芯区越近,静态液体压力、横向压力传感灵敏度越大;在测量范围内自由空间波长越小,静态液体压力和横向压力的偏振相位灵敏度都越大;温度的偏振相位灵敏度很小,对压力传感影响很小。在最优化结构下,λ= 1.55μm时相位模式双折射为30 B = 2.931×10?,静态液体压力偏振相位灵敏度为K 99.072rad /(MPa m) P = ?×,单位长度上的横向压力偏振相位灵敏度为K 177.96rad /(N /cm m) f =×(上下边孔放置)、K 177.55rad /(N /cm m) f = ?×(左右边孔放置)。最后,对基于偏振干涉原理的传感检测系统作了介绍,分析了提出的边孔型光子晶体光纤应用于传感系统的静态液体压力、横向压力传感性能。结果表明这种边孔型高双折射光子晶体光纤对静态液体压力和横向压力都具有较高的传感性能,非常适合用作压力传感元件。
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