光子晶体光纤布拉格光栅谱特性及其传感特性的研究.pdf

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1、单位代码：１０２９３密级：公开？部遷＾緣考皮聲隹硕女化乂Ｗ论文题目：光子晶体光纤布拉格化栅谱特性及巧传感特性的研究－‘学号１２１２０３２８１０姓名孙二阳导＂币黄勇林专化学位类别光学王程类５＾全日制专业（领域）工学硕女论女提交日期２０１５．４．２０南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地

2、方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它一教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实一，愿意承担切相关的法律贵任。了－研巧生签名：日期：南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可１或机构送巧论文的复印件和电子文＾＾保留并向国家有关部口档：允许论文被查阅和借阅；可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行

3、检索；＾可心采用影印、、缩印或扫描等复制手段保存汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研巧生院（筹）办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。硏．术．扛心巧生签名；进导师签名：处冷日期：ResearchontheSpectralCharacteristicsandSensingCharacteristicsofPhotonicCrystalFiberBraggGratingThesisSubmittedtoNanjing

4、UniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringBySunEryangSupervisor:Prof.HuangYonglinMarch2015摘要光子晶体光纤光栅是由FG（传统的光纤光栅）与PCF(光子晶体光纤)这两种技术相互结合而生产出来的，该光子无源器件是一种新型的无源器件，其已成为光纤光栅研究方面的热点。光子晶体光纤光栅与传统光纤相比较起来，在多参量传感方面有着许多优点，比如温度、应变、折射率等外界物

5、理量发生改变时，其会引起光纤有效折射率或者光栅周期随之发生改变，进而导致光栅谐振波长也随之发生偏移，因此其普遍被应用于传感领域。本文主要对包层排列相互对称、正十边形锗掺杂的光子晶体中的PCFBG进行仿真和分析，从不同方面来详细分析其传输谱特性与传感特性。论文第一章对光子晶体光纤在世界上的发展进程、目前研究进展与未来的发展前景进行详细介绍，并阐述了光纤光栅基本特性以及其在传感领域的应用。第二章介绍了光子晶体光纤光栅四种常用的计算与分析方法，即耦合模理论、传输矩阵法、傅里叶变换法和有限元法，同时介绍了目前

6、五种常用的切趾技术。本论文实验仿真主要是依据传输矩阵法。第三章依据仿真实验分析了当占空比、包层层数、调制深度、光栅长度及相移等参数发生改变时，正十边形光子晶体光纤Bragg光栅的反射谱、透射谱所受到的影响。仿真结果说明：增加光栅包层数可以有效地减少光子晶体谱能量向包层泄漏，对光纤Bragg光栅的反射谱、透射谱的谐振波长及耦合强度影响较小。除了空气孔层数外，其余光栅参数的变化都会对反射谱、透射谱的谐振波长和耦合强度造成一定程度的影响。第四章基于外界物理量对光纤Bragg光栅所产生影响的理论基础上，对正十

7、边形光子晶体光纤Bragg光栅的温度、应变传感参量进行仿真。从仿真数据可得知：当温度增高时，该光纤Bragg光栅的谐振波长向长波长方向偏移，并且偏移幅度较大。但是该光栅对应变的变化不敏感，其谐振波长与谐振峰值变化幅度很小。此外，通过对光纤Bragg光栅的温度和应变灵敏度进行了研究分析，发现光栅结构的改变对其灵敏度所造成的影响很微小。第五章是对本文所研究的正十边形光子晶体布拉格光栅的基本特性进行总结，同时对光子晶体光栅未来的发展趋势进行展望。关键词：光子晶体光纤，布拉格光栅，正十边形，传输矩阵法，传感I

8、AbstractPhotoniccrystalfibergratingisanewpassivephotonicdevice,whichiscreatedbycombinationofPCFandFGtechnology.Andithasbecomeahotspotinthedirectionoftheresearchgrating.Comparedwiththetraditionalfiber,photoniccrystalfibergratingha