掺杂液晶光子晶体光纤传感研究

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1、---------------------------------------------------------------------------------------------------掺杂液晶光子晶体光纤传感研究分类号：中图分类号：ＴＮ２０１密级：学科分类号：５１０．２０天津理工大学研究生学位论文（申请硕士学位）学科专业：光学工程研究方向：光纤光学与光通信技术作者姓名：孟庆莹指导教师：．任广军教授２０１３年０１月ＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＴｉａｎｊｉｎＵｎｉＶｅｒｓｉ坶ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＭａｓｔｅｒ

2、’ｓＤｅｇｒｅｅｔｈｅ’ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＦｉｌｌｅｄＰｈｏｔｏｎｉｃＣｒｙｓｔａｌＦｉｂｅｒＳｅｎｓｏｒＢｙＭｅｎｇＱｉｎｇｙｉｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＲｅｎＧｕａｎｇＪｕｎＪａｎｕａｒｙ２０１３独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中———————————————————————————————————————————————-----------------------------------------------

3、----------------------------------------------------不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁盗些兰盘鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：盘五盖签字日期：钞?弓年ｆ。月２７日学位论文版权使用授权书天津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，本学位论文作

4、者完全了解以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：主良垒签字日期：沙ｌ＞年ｆ月】乙日导师签名：／ｉ动够／月７≯日签字日期：加Ｉｊｒ年摘要光予晶体光纤（又称微结构光纤，ＰＣＦ）在短短的几年内受到学术界和产业界的极大关注和研究。光子晶体光纤中含有周期性阵列的空气孔，改变空气孔的排列方式、大小及Ｉ、白Ｊ距都可以改变光子晶体光纤的导光特性，使其拥有灵活的结构特性。而空气孔的存在为向其中填充敏感物质从而改变光子晶体光纤传输特性提供了设计空问。近５年来大量学

5、者丌始向光子晶体光纤空气孔中填充各种物质———————————————————————————————————————————————---------------------------------------------------------------------------------------------------来改变其导光特性。液晶由于拥有优异的场敏特性，对于外界电场、磁场、温度等都很敏感，很适合作为敏感物质填充到光子晶体光纤空气孔内。而国内外近几年对于填充液晶的光子晶体光纤的研究越来越重视。本文主要从数值仿真和

6、实验设计及数据分析等方面对掺杂液晶的光子晶体光纤做了相应研究。本文主要内容有下面五个方面：１．文章首先简要的介绍了光子晶体光纤（ＰＣＦ）的概念，并进一步阐述了折射率引导型和光子带隙型ＰＣＦ。概述了光子晶体光纤的历史及近两年国内外的发展及ｉ，Ｊ．景。２．简单描述了液晶材料的基本特性，对液晶的性质和分类进行简单介绍。详细描述了其中的向列相液晶，即本文所用的型号为Ｐ０６１６Ａ液晶。３．简要描述了本文所使用的光子晶体光纤的理论数值计算方法，详细介绍了用于模拟掺杂液晶光子晶体光纤性质的有限元法及仿真软件ＣｏｍｓｏｌＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ。４

7、．分析了光子晶体光纤空气孑Ｌ结构参数对光子晶体光纤导光特性的影响，设计了新型结构的光子晶体光纤并理论模拟出其掺杂向列液晶后有效折射率、模场面积及占空比随外界温度变化的特性。５．设计了反射式掺杂液晶光子晶体光纤电场传感的实验。通过测量反射光的光强获得掺杂液晶光子晶体光纤随外界电场变化的传感特性，并加以讨论。关键词：光子晶体光纤液晶有限元电场传感Ａｂｓｔｒａｃｔ———————————————————————————————————————————————------------------------------------------

8、---------------------------------------------------------Ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄａｃａｄｅｍｉａａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎａａｇｒｅａｔ