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光子晶体光纤填充和光子晶体光纤光栅的研究

本论文选题于国家973、863以及国家自然科学基金等项目,结合课题的要求和主要目标,在对光子晶体光纤(PCFs)传输特性研究的基础上,首先对光子晶体光纤光栅进行了理论和实验研究;然后,采用平面波展开法和有限单元法分析了在光纤的空气孔中填充高折射率液晶对光纤传导机制和传输特性的影响,提出并设计了几种新型光子晶体光纤;最后,提出并研制成功连续可调谐、输出功率谱均衡的全光纤化、高功率包层泵浦铒镱共掺光纤激光器实验样机。主要研究内容和成果包括以下基本方面:1、首次提出基于填充高折射率介质(液晶)的折射率引导型PCF的光子带隙理论分析方法,在此理论的指导下,采用平面波展开法和有限单元法研究了填充对光纤传导机制和传输特性的影响,研究结果表明液晶填充可以实现光子晶体光纤导光机制的转变。基于光子带隙理论利用光纤传导模式在带隙内外传导模式的损耗、色散等特性的差异,我们首次提出并设计了通过外界物理量调节包层中填充介质的折射率,改变光子带隙和传导模式  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

柚子型包层微结构光纤折射率传感特性研究

随着光纤光栅的制备技术地提高,基于光子晶体光纤刻制的光栅在研究和应用领域发展迅猛。利用光纤光栅结构简单、设计灵活、灵敏度高等优点测量折射率是光纤光栅应用方向之一,本文利用课题组在光纤仿真及刻制方面的基础和经验,对柚子型布拉格和长周期光子晶体光栅折射率传感特性进行了系统的研究,同时在光栅刻制和光栅折射率传感的仿真及测量进行了详细地探索。具体如下:首先,介绍光子晶体光纤的分类和应用,并阐述了本课题的研究背景和意义。其次,研究用来分析光纤光栅的理论方法,包括耦合模理论和局域耦合模理论,详细分析了布拉格和长周期光纤光栅中的模式耦合。再次,系统地研究使用紫外激光器和CO2激光脉冲制备柚子型光子晶体光纤光栅的形成机理及方法,并对单模光纤与柚子型光子晶体光纤熔接进行了分析,搭建刻制光纤光栅的实验平台,并在搭建的实验平台上成功地刻写出柚子型布拉格光子晶体光纤光栅和柚子型长周期光子晶体光纤光栅。最后,对柚子型布拉格光子晶体光纤光栅和长周期光子晶体...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津理工大学
天津理工大学

基于长周期光子晶体光纤光栅的温度传感特性研究

本文根据耦合模理论和传输矩阵的方法,主要研究了长周期光子晶体光纤光栅的温度传感特性。首先对普通相移长周期光栅的传输谱特性进行分析,推导出两平行放置长周期光栅对的传输矩阵,分析了引入不同的非均匀因素,得到相移,周期失谐,啁啾和切趾函数等因素对光栅对传输谱线的影响;其次,研究了光子晶体光纤的模式特性,计算出折射率引导型光子晶体光纤的纤芯模式和部分包层模式,并对在光子晶体光纤中填充温敏材料前后的温度特性进行了分析;接下来通过模拟在光子晶体光纤上写入长周期光栅,填充高温敏折射率液体,分别对单个长周期光栅以及两个长周期光栅级联两种结构下的温度传感特性进行了分析研究。主要研究内容包括:(1)为了分析相移量对长周期光栅透射谱的影响,对单根LPG和两平行放置LPGs的耦合模方程进行推导,得到其具体的传输矩阵。分析结果表明:在LPG中引入单个相移量,会在光栅的透射带宽内打开一个反射窗口,形成两个透射峰,透射峰位置与相移量大小有关,相移量大小为π时...  (本文共66页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
东北大学

磁流体填充光子晶体光纤特性分析及传感技术研究

光子晶体光纤从诞生到现在仅仅发展了17年,它前所未有的优越性,为下一代的光通信、光传输、光传感等领域的研究带来了更多的机会。而基于材料填充的光子晶体光纤则表现出更大的发展机会和发展空间,首先各种材料的选择范围及其宽广,而且不同材料具有不同的特性,使得填充后的光子晶体光纤往往可以引入更多的优异的特性。本论文以光子晶体光纤为研究对象,以温度和磁场均敏感的新型功能材料磁流体作为光子晶体光纤的填充材料,以探索新型光纤传感器为主线,开展了磁流体填充光子晶体光纤特性研究及其传感技术的理论和实验研究,主要研究内容如下:(1)利用端面反射法测量了磁流体折射率随外界温度和磁场的变化关系,为后续基于磁流体光子晶体光纤特性理论及实验研究提供依据。(2)理论研究了三种孔径不同全填充磁流体光子晶体光纤在1550nm光波作用下的模场分布、归一化频率、基模有效折射率、有效模场面积和限制损耗随温度和磁场的变化关系,及温度和磁场对全填充磁流体光子晶体光纤特性的交...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

光子晶体光纤光栅的研究

光子晶体光纤光栅是近十年发展起来的一个新型的科技产品。由于它的优良特性及其在光学通讯方面的广泛应用使得它越来越受到人们的关注。本文主要介绍光子晶体光纤光栅的组成材料,结构特点、性质特点和制作方法,使人们更加深入地理解光纤光栅这种科技产品能够带来的社会价值。本论文的主要工作包括:(1)介绍了光子晶体的结构、计算方法、性质以及它的制作方法。光子晶体由于介电常数周期性的排布,使得光子在光子晶体中会形成类似于电子在周期性势场中产生电子能带那样会产生光子带隙,光子带隙的存在将会把现在电子的时代更进一步地推进到光子时代;(2)介绍了光子晶体光纤的原理、性质和制作方法。它独特的无截止单模、可控色散等特性给现代通讯带来了革新;(3)从Maxwell方程出发,推导出了光纤光栅的耦合模式方程,在具体光纤布拉格光栅中求解光纤布拉格光栅的透射谱和反射谱,从而知道光纤光栅的导光原理,为光子晶体光纤光栅的介绍做好铺垫;(4)对光子晶体光纤光栅做了理论的分析...  (本文共55页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京邮电大学
南京邮电大学

基于光子晶体光纤光栅的谱特性及其传感应用研究

近十年,光子晶体光纤光栅(PCFG)由于其优良的特性及其在光通讯方面的广泛应用,逐渐成为人们研究的热点之一。而光子晶体光纤光栅技术的日臻完善,也使光子晶体光纤光栅在传感领域得到了更好的发展。本文主要以包层为正八边形对称结构的锗掺杂光子晶体光纤中(八角格子光子晶体光纤)的Bragg光栅(O-PCFBG)和长周期光栅(O-PCF-LPG)为研究对象,分析了光栅的光谱特性和传感特性,使人们能够更加深入的理解光子晶体光纤光栅传感技术所能带来的社会价值。本文首先介绍了光子晶体光纤光栅及其传感技术在国内外的发展和研究现状。接着阐述了傅里叶变换法、传输矩阵法、耦合模理论以及有限元法等光子晶体光纤光栅的分析法。详细分析了占空比、纤芯直径、空气孔层数、空气孔填充物折射率、相移以及光栅长度和调制深度等参数对光谱性质的影响。结果表明:空气孔层数的增加可以限制模式能量向包层泄露,但对谐振峰的谐振波长和耦合强度影响不大。除空气孔层数外,改变上述的参数均会...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>