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《北京邮电大学》 2009年
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光子带隙型光子晶体光纤及其应用的研究

戴娟  
【摘要】: 光子晶体光纤分为全内反射型光子晶体光纤和带隙型光子晶体光纤。其中,带隙型光子晶体光纤突破了传统光纤的全内反射的导光模式,通过光子带隙将光限制在折射率比包层低的纤芯中传输,与传统光纤相比,它具有许多无可比拟的优良特性。在光通信、医疗、工业等众多的领域有广阔的应用前景,其中光子晶体光纤的传感技术是光子晶体光纤最重要的应用之一。随着社会不断发展,人类生存环境受到不同程度的威胁,尤其是各种有害气体、液体的任意排放和矿井里瓦斯的爆炸,这都需要及时准确地检测这些物质,避免危害的发生。对光子带隙型光子晶体光纤传感特性的深入研究对提升光纤传感技术并推动其应用市场具有重要意义。 本论文围绕带光子带隙型光子晶体光纤的发展与应用进行了理论研究,主要工作如下: 1、总结了人们在光子晶体光纤及应用方面所做的研究;综述了带隙型光子晶体光纤导光的基本原理,分类,拉制方法,优良特性,概述了光子晶体光纤的几个突出优点:单模传输特性、低损耗、低非线性效应和可控色散特性。在此基础上,介绍了它在各应用领域中的优势。 2、分析和比较了光子晶体光纤的各种理论处理方法,详细介绍平面波展开法计算光子带隙和全矢量有限元法及其计算机软件COMSOLMultiphysics分析带隙型光子晶体光纤的模式、色散、损耗等特性。 3、总结了光纤传感器的发展过程、优点,吸收型传感器的原理,分析了带隙型光子晶体光纤用于气体传感的可行性和优势,并设计了用于检测无色、无味、易燃、窒息性弱吸收甲烷和无色、有毒、易燃气体乙炔的空芯带隙光子晶体光纤的理论模型,用平面波展开法计算比较得出带隙结构图,用COMSOL Multiphysics分析带隙型光子晶体光纤的模式、色散、损耗等特性,根据带隙结构图及其特性分别计算检测甲烷和乙炔气体的光纤具体参数,得到结果纤芯中的传输功率都达到90%以上,即空芯带隙光子晶体光纤用于气体传感将大大提高检测灵敏度。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN253

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