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《天津大学》 2011年
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太赫兹波传输及光子晶体光纤温度传感的研究

汪静丽  
【摘要】:太赫兹(THz)波的传输研究是其能够广泛应用的关键技术。一方面,研究THz波在大气中的传输特性,将对其应用到空间通信、大气科学以及遥感等领域产生重要影响;另一方面,研究具有高双折射的THz波导,将会使其在高比特率通信系统、高性能光器件、滤波器及传感器等中得到广泛应用,具有实际意义。 普通光纤存在偏振态漂移、模间干扰和交叉敏感等若干问题,使光纤传感器的应用受到了限制。光子晶体光纤(PCF)作为一种新型光纤,由于其结构设计的灵活性以及性能的优越性,应用于传感后有望克服上述缺点,正逐渐成为传感领域的又一个研究方向。 本文围绕THz波传输和基于填充混合液体的PCF温度传感研究展开,主要内容和创新点归纳如下: 1.分析了THz波大气传输的研究概况,包括大气传输的基本原理,辐射传输方程的推导以及对各类THz波大气传输模型的比较,并指出尚待解决的问题,最后对THz辐射大气传输研究给出了若干建议和展望。 2.设计了一种新型的高双折射混合格子THz PCF,对其芯区亚波长尺寸的空气孔采用三角形和长方形格子的混合排列,通过打破结构对称性实现了高的模式双折射。仿真结果表明:合理选择光纤参数后,该THz PCF在很宽的频率范围内,都具有较高的双折射(达到10-2)和低的限制损耗,且通过改变某些光纤参数,可以灵活地控制光纤的模式双折射或限制损耗特性。 3.设计了一种具有大空气芯的聚合物椭圆环波导,它可通过在某一方向挤压普通圆形环波导得到。与之前报道的具有复杂横截面的空气芯THz波导不同的是,我们所提出的聚合物椭圆形环波导的结构非常简单,易于制造。数值结果表明:椭圆环波导存在高的模式双折射,在很宽的THz频率范围内都达到了10-2数量级,且由于大部分模式功率集中于空气芯内,使得由聚合物材料吸收引起的波导损耗大大降低。 4.设计了一种基于类领结单元的新型聚合物THz光纤,其中芯区内引入的类领结单元能够增加结构的非对称性,从而获得高的模式双折射。仿真结果表明,这类光纤在很宽的频率范围内双折射值都达到了10-2数量级,特别是在三角形格子的THz光纤中,其双折射最大值达到≈5.11×10-2 (f=1.2THz)。且由于部分模式功率分布于空气孔内,由聚合物材料吸收所引起的波导损耗大大降低。 5.设计了两种单偏振单模(SPSM)THz PCF。第一种是正方形格子排列的THz PCF,主要利用了折射率匹配耦合原理,使得波导中基模的某一偏振态模和包层缺陷模发生耦合,从而导致该芯区模的大部分功率泄露至包层缺陷中而无法在光纤内传输,实现了SPSM运行。第二种是基于菱形空气孔的THz PCF,通过在芯区附近引入缺陷,使得基模的某一偏振态模无法在波导内传输,从而实现了SPSM特性。仿真结果表明:光纤中引入缺陷的位置、个数及其尺寸均会对SPSM运行的区域和宽度产生影响。 6.分析填充不同混合液后,两种PCFs(LMA-5和LMA-8)中的温度传感特性。理论计算表明选择合适的光纤,填充恰当的混合液后,随着温度的变化,光纤的有效折射率、模场分布和限制损耗变化明显,从而使得基于此类PCF的传感器对温度变化很灵敏。随后我们设计了相关的实验方案,进行了实验验证,结果表明实验数据与理论计算值的变化趋势一致。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN011;TP212.14

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 伏祥勇;基于光子晶体光纤的表面等离子共振传感器的研究[D];天津大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 付广伟;郭璇;毕卫红;;光子晶体光纤熔接机理的研究[J];燕山大学学报;2007年02期
2 何志红;姚建铨;任侠;罗锡璋;时华峰;江绍基;王鹏;;紧凑型超辐射光泵重水气体THz激光器的研制[J];光电子.激光;2008年01期
3 方宏;娄淑琴;任国斌;王智;简水生;;光子晶体光纤接续损耗的理论分析[J];光学学报;2006年06期
4 唐义平,李卫,李兴国,张奇,罗正发;亚毫米波的大气传输研究[J];红外与激光工程;1997年01期
5 李学金;于永芹;洪学明;宋奎岩;朱莉;;基于液体填充的光子晶体光纤温度传感特性分析[J];中国激光;2009年05期
6 姚建铨;迟楠;杨鹏飞;崔海霞;汪静丽;李九生;徐德刚;丁欣;;太赫兹通信技术的研究与展望[J];中国激光;2009年09期
7 付广伟;毕卫红;金娃;;待熔光子晶体光纤中的热传导特性[J];中国激光;2009年09期
8 付广伟;毕卫红;金娃;;光子晶体光纤熔接过程中的空气孔力学特性[J];中国激光;2009年11期
9 ;New cobweb-structure hollow Bragg optical fibers[J];Optoelectronics Letters;2007年01期
10 唐义平,李兴国,李卫,罗正发;亚毫米波大气传输计算及分析[J];上海航天;1997年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李宇晔;模拟沙尘条件下的太赫兹波透射特性研究[D];首都师范大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘沛津;谷立臣;任继红;;旋转电机磁场计算的有限元法研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年05期
2 牛建龙;王家强;彭杰;伍维模;;基于渭库绿洲地区ETM+遥感影像地面温度反演初步研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年11期
3 李金义;银燕;陈万隆;;南京气象学院简单空气质量数值预报模式系统研究[J];安徽农业科学;2009年33期
4 吕英华;;EMC仿真分析及数值模型设计[J];安全与电磁兼容;2011年04期
5 华正和,谢同祥;等离子体中单电子对光子的逆康普顿散射[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2003年01期
6 王心芬,张秀荣;时变磁场中的感生电场[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年01期
7 魏世明,柴敬,李毅;岩梁小变形的光纤光栅检测方法研究[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
8 魏世明;柴敬;;相似模拟实验中光纤光栅传感检测研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
9 刘宏展,袁明辉,曹文华;光纤中的互相位调制效应及其应用[J];半导体光电;2002年04期
10 黄山,赵华凤,俞涛,周开军,刘海涛;光纤光栅温度补偿桥式结构[J];半导体光电;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘长武;吴鑫;陈泽辉;;基于光纤微弯传感的三维物理模型应力测量技术[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
2 刘京生;曾余庚;;电磁场分析的BEM—FEM耦合方法[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
3 雷平顺;薛力芳;何军;曾华林;付跃刚;周燕;;ZEMAX在多模光纤准直器设计中的应用[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 李相;陈胜平;司磊;;W型光子晶体光纤模型概述与滤波特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 彭朕;盛新庆;;介质填充波导高次模求解的快速边缘元算法[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
6 庄卫星;金轶群;;FTTH用高强度抗弯曲单模光纤[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
7 邓斌;李建新;胡明春;;基于矩量法的金属圆柱散射体散射特性研究[A];中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C];2007年
8 史巍巍;胡婷婷;;光纤光栅探测超声波的研究现状浅析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
9 董晓马;王忠辉;;智能复合材料中FBG智能夹层的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(9)[C];2007年
10 王术军;张保洲;;原位分光测试系统的研制[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张勇;布里渊光纤陀螺有源腔关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 吕文磊;压差式光纤矢量水听器基元与测试技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 毕德仓;微波调制测风激光雷达新方法和激光雷达测量温度关键技术的研究[D];中国海洋大学;2010年
7 邓鹤鸣;雷电冲击电压下两相体放电特性研究[D];华中科技大学;2010年
8 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
9 曹锋;新一代周界防入侵软件系统研究及其应用[D];华中科技大学;2010年
10 史青;光子晶体光纤及其在传感领域的应用研究[D];南开大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡霁;基于匹配法的嵌入式光纤光栅温度传感系统[D];南昌航空大学;2010年
2 周谦;工业机器人离线编程及其在光纤激光加工平台中的应用[D];山东科技大学;2010年
3 王铁柱;基于硅基波导声光移频器理论与技术的研究[D];长春理工大学;2010年
4 左伟丽;连续掺镱光子晶体光纤激光器理论和实验研究[D];郑州大学;2010年
5 袁恒;三维标测技术中的定位电场仿真及实验研究[D];郑州大学;2010年
6 韩书新;光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 孙巧英;光纤陀螺捷联系统振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王化宇;基于时域有限差分法的微带结构电磁兼容研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 刘肖峰;基于MOM的天线耦合研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 马茜;准分布式光纤布拉格光栅温度监测系统的研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 符运良;傅军;吴英才;袁一方;;表面等离子共振传感技术的发展与应用[J];激光杂志;2006年06期
2 闫培光;邢凤飞;阮双琛;李乙钢;;微结构光纤表面等离子体共振传感器研究[J];深圳大学学报(理工版);2009年01期
3 张伟刚;;微结构光纤传感器设计的新进展[J];物理学进展;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 史青;光子晶体光纤及其在传感领域的应用研究[D];南开大学;2010年
2 王志;光子晶体光纤及其功能型器件的研究[D];南开大学;2005年
3 张方迪;新型光子晶体光纤的结构设计与关键特性分析[D];北京邮电大学;2008年
4 郑荣升;表面等离子体共振技术与聚合物光纤传感应用研究[D];中国科学技术大学;2009年
5 吴斌;金属周期性纳米结构表面等离子体共振传感特性研究[D];上海交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 孙婷婷;微结构光纤基本性质和微结构光纤光栅研究[D];南开大学;2005年
2 房强;全固光子带隙光纤的色散设计及光纤光栅研究[D];南开大学;2008年
3 杨鹏;光子晶体光纤的制备和应用[D];天津大学;2008年
4 田宏达;微结构光纤光学特性的数值仿真[D];北京邮电大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冉勇,张萍,张讯,秦家银;光泵亚毫米波激光的研究进展[J];光电子·激光;2000年04期
2 娄淑琴,王智,任国斌,延凤平,简水生;椭圆芯光子晶体光纤的偏振特性[J];光电子·激光;2004年09期
3 姚建铨,路洋,张百钢,王鹏;THz辐射的研究和应用新进展[J];光电子·激光;2005年04期
4 何志红;姚建铨;任侠;罗锡璋;时华峰;江绍基;王鹏;;紧凑型超辐射光泵重水气体THz激光器的研制[J];光电子.激光;2008年01期
5 陈明桂,赵尚弘,董淑福,刘涛,方绍强;光子晶体光纤接续方法研究[J];光通信技术;2004年07期
6 倪正华,刘晓东,刘兆伦,李曙光,周桂耀,侯蓝田;折射率引导型微结构光纤的奇异非线性效应和应用[J];光通信技术;2005年05期
7 任国斌,娄淑琴,王智,简水生;等效折射率模型研究光子晶体光纤的色散特性[J];光学学报;2004年03期
8 方宏;娄淑琴;任国斌;王智;简水生;;光子晶体光纤接续损耗的理论分析[J];光学学报;2006年06期
9 段德稳;朱涛;饶云江;杨晓辰;;基于空芯光子晶体光纤的微小型非本征光纤法布里-珀罗干涉应变传感器[J];光学学报;2008年01期
10 邓洪有;饶云江;冉曾令;廖弦;刘为俊;;用157nm激光制作的光子晶体光纤法布里-珀罗传感器[J];光学学报;2008年02期
【相似文献】
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1 易小菊;控制光子的“半导体”——光子晶体[J];湖南大学学报(自然科学版);2003年S1期
2 宁学峰,王旭东,闫珂柱;光子晶体的带隙破缺随插入介质层变化规律的研究[J];量子光学学报;2005年01期
3 ;量子点堆积三维光子晶体[J];激光与光电子学进展;2008年12期
4 杜春光,焦志伟,李师群;光子晶体中二能级原子的受激辐射的特性[J];量子电子学报;2000年05期
5 焦志伟,丁兆香;光子晶体中光场-原子束缚态[J];抚顺石油学院学报;2000年04期
6 欧阳征标,李景镇,朱骏,张登国,孙一翎;一种高效率光子晶体发光二极管[J];发光学报;2002年05期
7 邓开发,夏守之,是度芳;含缺陷态的非线性介质材料的光子晶体的双稳态特性[J];激光杂志;2004年03期
8 ;科学家制成兼具电学光学性质光子晶体[J];光机电信息;2011年08期
9 王旭东,闫珂柱,刘芳;光子晶体带隙随介质折射率变化规律的研究[J];光电子.激光;2003年10期
10 赵丽,余家国,程蓓,赵修建;三维光子晶体的化学方法制备与应用[J];稀有金属材料与工程;2004年04期
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1 王科;郑婉华;张冶金;任刚;杜晓宇;邢名欣;陈良惠;;光子晶体垂直腔面发射激光器的模式分析[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
2 何赛灵;;光子晶体及其应用[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
3 宋恺;丁涛;佟振合;;新型对称性胶体光子晶体[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年
4 梁文耀;;光子晶体透射相位特性在光开关和光逻辑门中的应用[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
5 张登国;;二维磁性光子晶体光环行器分析[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
6 豆义波;韩景宾;卫敏;段雪;;水滑石/二氧化钛光子晶体薄膜的制备及传感器性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
7 张慧慧;申华军;周静涛;刘新宇;;基于自准直特性的硅基光子晶体的应用研究(英文)[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(下册)[C];2009年
8 宁鼎;;光子晶体光纤[A];中国电子学会第十三届电子元件学术年会论文集[C];2004年
9 李志远;刘荣鹃;傅晋欣;;磁光光子晶体的理论和实验研究[A];第八届全国光学前沿问题讨论会论文集[C];2009年
10 詹志潔;張忠傑;;聚苯乙烯粒子光子晶体的制备及特性分析[A];中国颗粒学会超微颗粒专业委员会第五届年会暨海峡两岸纳米颗粒学术研讨会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 贾正根;光子晶体学俏然崛起[N];中国电子报;2001年
2 吴铭;科学家获得光子晶体纳米结构[N];中国石油报;2003年
3 陈丹;科学家获得光子晶体纳米结构[N];科技日报;2003年
4 张孟军;攀登光子晶体高峰的人[N];科技日报;2004年
5 杨健;中科院取得光子晶体理论创新[N];人民日报;2003年
6 广联达公司清单专家组顾问 曹仕雄;清单模式下,招投标人的工作将发生转变[N];建筑时报;2003年
7 记者 谌达军 通讯员 郑林 王佳;魏南酋蜜发布朽业毒邪颁警报警[N];长江日报;2008年
8 陈杰;全固体化单模单频绿光激光器的产业化[N];科技日报;2003年
9 记者 任海军;德研发“隐形斗篷”,效果令人激动[N];新华每日电讯;2010年
10 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室副主任 周济;电子元件走进集成时代[N];中国电子报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汪静丽;太赫兹波传输及光子晶体光纤温度传感的研究[D];天津大学;2011年
2 任琳;金属纳米壳层光子晶体的制备及其对热辐射的调控[D];吉林大学;2010年
3 吴语茂;计算光子晶体和衍射光栅折射和反射谱的几种新方法[D];中国科学技术大学;2010年
4 罗丹;光子晶体中的超透镜和超弯曲效应研究[D];天津大学;2010年
5 李胜;光子晶体和电磁超颖材料在太赫兹频段的应用研究[D];电子科技大学;2010年
6 林密;含特异材料光子晶体的传输特性[D];电子科技大学;2010年
7 陈海滨;光子晶体波导型器件及其在太赫兹技术中的应用[D];浙江大学;2009年
8 侯金;硅基光子晶体带隙特性与波导研究[D];华中科技大学;2011年
9 万勇;光子晶体的禁带机理及不同结构晶体薄膜的制备和光学性质研究[D];青岛大学;2010年
10 亓丽梅;特殊光子晶体特性分析与应用研究[D];电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张勇勇;含磺酸基凝胶光子晶体在分析中的应用[D];天津大学;2010年
2 王雷雷;光子晶体谐振腔的研究设计[D];电子科技大学;2011年
3 江慧;光放大用二维光子晶体及其波导的理论研究[D];大连理工大学;2010年
4 刘洋;光子晶体慢光与物质的相互作用[D];上海交通大学;2010年
5 赵优美;基于SOI平板光子晶体的理论研究[D];山东建筑大学;2010年
6 张芬;光子晶体负折射特性及其应用的研究[D];电子科技大学;2010年
7 孙静;二维光子晶体特性及应用研究[D];江苏大学;2010年
8 吉亚萍;一维光子晶体滤波器的设计及性能研究[D];天津师范大学;2010年
9 方博;光子晶体中光脉冲的动态调控和色散关系研究[D];上海交通大学;2010年
10 杨春云;二维光子晶体缺陷间的耦合及波分复用研究[D];南昌大学;2010年
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