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熔融拉锥型光子晶体光纤折射率传感器研究

作 者: 纪玉申
导 师: 付广伟; 毕卫红
学 校: 燕山大学
专 业: 电路与系统
关键词: 光子晶体光纤 熔融拉锥 传感特性 干涉特性 间歇冷却技术
分类号: TP212
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 2次
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内容摘要


作为一种新型特种光纤,光子晶体光纤(PCF)具有与单模光纤(SMF)完全不同的结构和光波传输特性,特别是在结构设计上的灵活性,为光纤器件的制作和应用开辟了一个新的领域。锥形PCF是一种特殊的光波导传输介质,其改变了常规PCF的内部结构和传输性能,对于探究PCF相关器件具有潜在的重要意义。本文在较为详细地介绍了近年来锥形PCF的研究现状的基础上,研究了熔融拉锥型PCF传感器制备技术及其传感特性,主要内容包括:首先,介绍锥形PCF研究的必要性及国内外对于锥形PCF理论研究、制备、应用等领域的研究现状;理论研究锥形PCF的基模特性和干涉传感特性,为研究锥形PCF制备及其传感特性奠定基础。其次,研究锥形PCF传感器的制备。实验研究单模光纤与PCF低损耗熔接的最佳条件,采用熔接技术和熔融拉锥技术相结合实现锥形PCF传感器的制作;并研究锥形PCF几何参数与其光学特性的关系。再次,研究锥形PCF的干涉传感特性,通过其对外界不同环境的光谱特性分析,实现不同浓度甘油水溶液、氯化物溶液和温度环境的检测。最后,研究一种间歇冷却熔融拉锥型PCF传感器,采用间歇冷却拉锥技术制作一种高灵敏度锥形PCF传感器,探究其对于不同折射率环境的检测。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 锥形光子晶体光纤研究现状  10-13
    1.2.1 国外锥形 PCF 研究现状  10-12
    1.2.2 国内锥形 PCF 研究现状  12-13
  1.3 锥形 PCF 制备技术研究现状  13-17
    1.3.1 熔融拉锥法  13-15
    1.3.2 CO_2激光拉锥法  15-16
    1.3.3 化学腐蚀法  16-17
  1.4 论文内容及章节安排  17-18
第2章 锥形光子晶体光纤传感特性  18-26
  2.1 锥形 PCF 的基本特性  18-23
    2.1.1 TPCF 的基模特性  19-20
    2.1.2 有效模场面积  20-22
    2.1.3 色散  22-23
  2.2 锥形 PCF 的干涉传感原理  23-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章 锥形光子晶体光纤的制备及其光学特性  26-48
  3.1 锥形 PCF 的制备  26-34
    3.1.1 拉锥机工作原理  26-27
    3.1.2 SMF 与 PCF 的熔接  27-32
    3.1.3 PCF 拉锥过程  32-34
  3.2 锥形 PCF 几何参数测定  34-40
    3.2.1 光锥径向观察  34-37
    3.2.2 光锥截面观察  37-38
    3.2.3 PCF 与 SMF 熔接点成像观察  38-40
  3.3 锥形 PCF 光学特性  40-46
    3.3.1 测试原理  40-42
    3.3.2 结构参数与光学特性的关系  42-46
  3.4 本章小结  46-48
第4章 锥形光子晶体光纤的折射率传感实验  48-64
  4.1 基本测量原理  48-49
  4.2 甘油折射率传感实验结果与分析  49-51
  4.3 各种氯化物溶液传感实验结果与分析  51-60
    4.3.1 氯化钠溶液传感实验  53-54
    4.3.2 氯化镁溶液传感实验  54-56
    4.3.3 氯化钙溶液传感实验  56-58
    4.3.4 氯化钾溶液传感实验  58-60
  4.4 温度传感实验结果与分析  60-62
  4.5 本章小结  62-64
第5章 间歇冷却熔融拉锥技术的实验探索  64-72
  5.1 间歇冷却拉锥技术  64
  5.2 制备过程  64-65
  5.3 光学特性  65-67
  5.4 传感特性实验  67-70
    5.4.1 甘油水溶液传感特性  67-69
    5.4.2 氯化钠溶液传感特性  69-70
  5.5 本章小结  70-72
结论  72-74
参考文献  74-80
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  80-81
致谢  81-82
作者简介  82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器
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