光子晶体光纤在分束器与传感器中的应用研究

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1、中图分类号ＴＮ９２９ｎ论文编号１００６０１－０２７０．６学科分类号５１０．５０２０密级？＊＾餐义考球乂净？ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｔ０ｉ．４硕±学位论义光子晶体光纤在分束器与传感器中的应用研究乂ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＰｈｏｔｏｎｉｃ一Ｃｒｌｉ：ｙｓｔａＦｂｅｒｉｎＳｐｌｉｔｔｅｒａｎｄＳｅｎｓｏｒ—．ＱｆｍＢＨ．邏—１信息与通信工程信息与通信工程ｈ玉刘文■｝ｉ＾翊ｊａ

2、ｉ曹辟教授天津理工大学研究生院二〇－六年Ｈ月分类号：中图分类号：TN929.11学科分类号：510.5020密级：天津理工大学研究生学位论文光子晶体光纤在分束器与传感器中的应用研究(申请硕士学位)学科专业：信息与通信工程研究方向：光纤通信作者姓名：刘文指导教师：曹晔教授2016年3月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeApplicationResearchofPhotonicCrystalFiberinSplittera

3、ndSensorByLiuWenSupervisorPro.CaoYeMar.2016化准Ｉ牲若巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研巧成果，除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得义津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＇日次日学侄文作者签名；妥义签学期；兴／／年３月Ｊ学化冷文狀权使巧援权书本学位论文作者完全了解天津理工

4、大学有关保留、使用学位论文的规定。持授权义津理工大学可レッ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学侄冷文作老签名；女义导坤签名；＂签李曰期；年３月方日签李ａ期；年＾月丈曰摘要光子晶体光纤（PCF）自二十世纪问世以来，由于其结构设计的灵活性，以及优异的光学特性，受到研究者的广泛关注，被广泛应用于光通信与光器件等领域。本文主要研究了PC

5、F在分束器与传感器中的应用，设计了一种单偏振单模PCF分束器，数值分析了其特性；设计制作了不填充与液体填充的PCF传感器，通过实验研究了其传感特性。主要内容包括：1.概述了PCF的概念、特性、分类以及应用，总结了PCF在分束器以及传感器中的应用及研究现状。2.介绍了PCF的数值研究方法，总结了PCF偏振分束器以及PCF传感器的相关原理。3.设计了一种单偏振单模PCF分束器，利用全矢量有限元法，数值仿真分析得到，当传输长度为1.67mm时，该单偏振单模PCF分束器可将1.3μm与1.55μm的x偏振光分离，在1.55μm与1.3μ

6、m处的串扰分别可达到-35dB/m与-41dB/m。波长在1.55μm和1.3μm附近，小于-20dB的串扰带宽分别可达25nm与35nm。设计的单偏振单模PCF分束器长度短、串扰较低，并且可有效抑制偏振耦合与偏振色散。4.设计制作了两种结构的PCF传感器，基于球形结构与偏芯结构级联的PCF传感器和基于两个球形结构级联的PCF传感器。基于球形与偏芯结构级联的PCF传感器通过实验分别对温度与折射率进行了测量，当温度从25℃变化到75℃时，波长从1531.56nm漂移到1531.96nm，,当折射率从1.335变化到1.37时，所对

7、应的干涉峰的波长从1528.06nm漂移到1534.72nm，实验结果表明温度与折射率灵敏度分别可以达到8.13pm/℃和188.09nm/RIU。基于两个球形结构级联的PCF传感器通过实验也分别对温度与折射率进行了测量，当温度从25℃变化到75℃时，波长从1545.45nm漂移到1545.96nm,当折射率从1.335变化到1.37时，所对应的干涉峰的波长从1550.89nm漂移到1557.58nm，实验结果表明温度与折射率灵敏度分别可以达到9.09pm/℃和195.42nm/RIU。5.为了提高传感器的温度灵敏度，在PCF中

8、填充了乙醇溶液，制作出了相同结构的基于两个球形结构级联的液体填充的PCF传感器，实验也分别对温度和折射率进行了测量，当温度从26℃变化到44℃时，干涉峰的波长从1551.02nm漂移到1536.22nm，当折射率从1.34变化到1.37时，干涉峰的波长从1525