光子晶体光纤传感机理的研究

【摘要】：光子晶体光纤的出现标志着一类新型光纤的诞生,由于它具有“无休止单模”特性、奇异的色散特性、极强的非线性特性以及高双折射特性等传统光纤所无法比拟的特殊光学特性,在近几年里迅速发展,成为光纤通信、光纤传感和光电器件领域的一个研究热点。 本文主要研究的内容有: (1)介绍了光子晶体光纤的基本特性和光子晶体光纤传感的发展及研究现状。 (2)对目前用于研究光子晶体光纤特性的算法进行了总结和归纳,主要介绍了两种广泛使用的方法—时域有限差分算法和全矢量平面波算法。 (3)分别利用时域有限差分算法和全矢量平面波算法对三角结构的折射率引导型光子晶体光纤进行了分析计算,仿真出光纤的磁场分布图。为了考察空气孔中充入不同介质对光纤模式特性的影响,改变空气孔中介质的相对介电常数(即折射率)和传播常数的大小,计算光纤纤芯的磁场分布,得到了在不同传播常数下介质相对介电常数与光纤纤芯磁场场强的关系曲线。 (4)利用全矢量平面波法计算了三角结构的光子带隙型光子晶体光纤的带隙分布。改变空气孔中介质的相对介电常数,计算相应的光子带隙,得到介质相对介电常数与光纤中传输光频率的关系。 本文通过分析充入介质对光纤特性的影响,为介质折射率的测量以及光子晶体光纤传感器的研制打下了理论基础。