光子晶體光纖布拉格光柵譜特性及其傳感特性的研究.pdf

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1、單位代碼：１０２９３密級：公開？部遷＾緣考皮聲隹碩女化乂Ｗ論文題目：光子晶體光纖布拉格化柵譜特性及巧傳感特性的研究－‘學(xué)號１２１２０３２８１０姓名孫二陽導(dǎo)＂幣黃勇林專化學(xué)位類別光學(xué)王程類５＾全日制專業(yè)（領(lǐng)域）工學(xué)碩女論女提交日期２０１５．４．２０南京郵電大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研巧成果。盡我所知，除了文中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝的地

2、方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京郵電大學(xué)或其它一教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我同工作的同志對本研巧所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人學(xué)位論文及涉及相關(guān)資料若有不實一，愿意承擔(dān)切相關(guān)的法律貴任。了－研巧生簽名：日期：南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人授權(quán)南京郵電大學(xué)可１或機(jī)構(gòu)送巧論文的復(fù)印件和電子文＾＾保留并向國家有關(guān)部口檔：允許論文被查閱和借閱；可將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行

3、檢索；＾可心采用影印、、縮印或掃描等復(fù)制手段保存匯編本學(xué)位論文。本文電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。論文的公布（包括刊登）授權(quán)南京郵電大學(xué)研巧生院（籌）辦理。涉密學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書。硏．術(shù)．扛心巧生簽名；進(jìn)導(dǎo)師簽名：處冷日期：ResearchontheSpectralCharacteristicsandSensingCharacteristicsofPhotonicCrystalFiberBraggGratingThesisSubmittedtoNanjing

4、UniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringBySunEryangSupervisor:Prof.HuangYonglinMarch2015摘要光子晶體光纖光柵是由FG（傳統(tǒng)的光纖光柵）與PCF(光子晶體光纖)這兩種技術(shù)相互結(jié)合而生產(chǎn)出來的，該光子無源器件是一種新型的無源器件，其已成為光纖光柵研究方面的熱點。光子晶體光纖光柵與傳統(tǒng)光纖相比較起來，在多參量傳感方面有著許多優(yōu)點，比如溫度、應(yīng)變、折射率等外界物

5、理量發(fā)生改變時，其會引起光纖有效折射率或者光柵周期隨之發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致光柵諧振波長也隨之發(fā)生偏移，因此其普遍被應(yīng)用于傳感領(lǐng)域。本文主要對包層排列相互對稱、正十邊形鍺摻雜的光子晶體中的PCFBG進(jìn)行仿真和分析，從不同方面來詳細(xì)分析其傳輸譜特性與傳感特性。論文第一章對光子晶體光纖在世界上的發(fā)展進(jìn)程、目前研究進(jìn)展與未來的發(fā)展前景進(jìn)行詳細(xì)介紹，并闡述了光纖光柵基本特性以及其在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。第二章介紹了光子晶體光纖光柵四種常用的計算與分析方法，即耦合模理論、傳輸矩陣法、傅里葉變換法和有限元法，同時介紹了目前

6、五種常用的切趾技術(shù)。本論文實驗仿真主要是依據(jù)傳輸矩陣法。第三章依據(jù)仿真實驗分析了當(dāng)占空比、包層層數(shù)、調(diào)制深度、光柵長度及相移等參數(shù)發(fā)生改變時，正十邊形光子晶體光纖Bragg光柵的反射譜、透射譜所受到的影響。仿真結(jié)果說明：增加光柵包層數(shù)可以有效地減少光子晶體譜能量向包層泄漏，對光纖Bragg光柵的反射譜、透射譜的諧振波長及耦合強度影響較小。除了空氣孔層數(shù)外，其余光柵參數(shù)的變化都會對反射譜、透射譜的諧振波長和耦合強度造成一定程度的影響。第四章基于外界物理量對光纖Bragg光柵所產(chǎn)生影響的理論基礎(chǔ)上，對正十

7、邊形光子晶體光纖Bragg光柵的溫度、應(yīng)變傳感參量進(jìn)行仿真。從仿真數(shù)據(jù)可得知：當(dāng)溫度增高時，該光纖Bragg光柵的諧振波長向長波長方向偏移，并且偏移幅度較大。但是該光柵對應(yīng)變的變化不敏感，其諧振波長與諧振峰值變化幅度很小。此外，通過對光纖Bragg光柵的溫度和應(yīng)變靈敏度進(jìn)行了研究分析，發(fā)現(xiàn)光柵結(jié)構(gòu)的改變對其靈敏度所造成的影響很微小。第五章是對本文所研究的正十邊形光子晶體布拉格光柵的基本特性進(jìn)行總結(jié)，同時對光子晶體光柵未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞：光子晶體光纖，布拉格光柵，正十邊形，傳輸矩陣法，傳感I

8、AbstractPhotoniccrystalfibergratingisanewpassivephotonicdevice,whichiscreatedbycombinationofPCFandFGtechnology.Andithasbecomeahotspotinthedirectionoftheresearchgrating.Comparedwiththetraditionalfiber,photoniccrystalfibergratingha