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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
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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。
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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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