摘要：【目的】针对表面等离子体共振(SPR)光子晶体光纤(PCF)温度传感器制作难度较大的问题,文章提出了一种D型结构PCF温度传感器,对其空气孔微结构及排布进行了设计,并采用在光纤抛光表面涂覆金层的方法来激发光纤SPR。【方法】采用乙醇作为温敏材料,将温敏效应作为温度传感机制,达到温度传感的效果。采用有限元分析方法分别对金层厚度和光纤椭圆空气孔尺寸进行仿真,分析不同条件下纤芯模式与表面等离子模式之间的耦合特性,优化传感器结构。【结果】对传感器温度特性进行仿真,在-80~80℃范围内,传感器温度灵敏度为3.4 nm/℃,线性度优于0.96963。【结论】文章所设计的温度传感器具有较宽的温度检测范围和良好的灵敏度与线性度,可应用于工业、农业和医学等领域的温度实时监测。

摘要：设计了一种独特的双包层光子晶体光纤结构,由外包层的2层圆形空气孔及内包层的2层正八边形空气孔构成,芯材料为稀土掺杂铋的多组分玻璃。采用有限元法结合散射边界条件分析了该结构光子晶体光纤的模场面积、限制损耗、有效折射率、时均功率等特性。结果表明:在波长为1310 nm、1550 nm、1600 nm时对应的模场面积、限制损耗分别为726.5μm^(2)、1.24×10^(-8)***^(-1);731.26μm^(2)、1.32×10^(-8)***^(-1);732.28μm^(2)、1.72×10^(-8)***^(-1)。其中在工作波长1550 nm的时均功率z分量最高可达313 W·m^(-2),可以为高功率激光器的增益介质作参考,为宽波段可调谐激光器提供新的选择。

摘要：局部放电检测对于保障高压电力系统的安全运行至关重要。本文提出了一种针对高压设备局部放电检测的表面等离子体共振D型光子晶体光纤传感器,该方案采用一种光致变色凝胶作为敏感单元,用于感知局部放电所产生的紫外线辐射。该凝胶的折射率会随辐射强度的变化而变化,3从而影响光纤纤芯和表面等离激元模式之间的耦合共振波长。通过全矢量有限元法对传感器的性能进行了理论和仿真分析,并对传感器的几何参数进行了研究,以优化传感器的灵敏度,最后进行了实验验证。结果表明所设计传感器的灵敏度值可达2.4 nm/mW·cm^(-2)。该传感器结构简单、成本低廉,为光纤局部放电传感的研究提供了参考。

摘要：为了提高光纤的双折射率以及传感灵敏度,提出了一种基于椭圆形孔阵列的光子晶体光纤,通过空气孔调制光纤的折射率分布,有效的提高了光纤的双折射率,并基于全矢量有限单元分析法,研究了光纤色散、限制损耗以及温度传感特性。仿真结果表明,孔阵列椭圆率为2时,光纤的双折射率高达1.92×10^(-2),且限制性损耗低至10^(-10) dB·km^(-1)数量级,同时色散约为-15.54ps·km^(-1)·nm^(-1)。通过填充液体增敏的方式,有效提高了光纤基模的热光系数,热光系数高达9.5×10^(-5)/℃,可用于高灵敏度光纤温度传感。

摘要：利用表面等离激元共振(SPR)技术设计了一款高双折射光子晶体光纤(PCF)传感器,可以实现宽范围的双参量高灵敏度传感.采用侧边抛磨的结构,内部空气孔呈三角晶格排列.金纳米层涂覆在抛磨面直接与待测物接触作为测量折射率RI的通道,更加方便检测工作的进行,靠近纤芯的椭圆孔内充满氯仿用来探测温度.两个独立的通道以及由非对称引入的双折射可以确保独自测量折射率和温度的变化,解决了交叉灵敏度问题.借助全矢量有限元软件COMSOL Multiphysics,灵活使用散射边界条件可以很好的对光子晶体光纤传感器的光学特性进行数值分析研究.实验结果表明,文中提出的传感器可以测量折射率范围为1.32~1.39,温度范围是20~60℃,在500~1100 nm的波长范围内可以观察到明显的表面等离激元共振效应.为了进一步分析该结构的性能,对主要结构参数(抛光面金膜厚度m_(1)、Ta_(2)O_(5)厚度m_(2)、中心空气孔直径d1以及占空比)做了研究分析.仿真结果得到折射率传感下的平均波长灵敏度5700 nm/RIU,最大波长灵敏度13200 nm/RIU,最大振幅灵敏度818.44 RIU^(-1),传感器的折射率分辨率为1.75×10^(-5)RIU.温度传感范围为20~60℃,得到最大波长灵敏度为2.6 nm/℃,最大振幅灵敏度为0.363℃-1,以及传感器的温度分辨率为3.84×10^(-2)℃.该工作对于高灵敏度、实时、分布式、多参量测量SPR传感器的设计和实现具有指导意义.

摘要：本文提出一种新型光子晶体光纤偏振滤波器,利用有限元方法对其偏振滤波特性进行了模拟分析.该滤波器使用一矩形镀金空气孔取代常用的圆形空气孔,模拟结果证明这种结构可以改变纤心中传输的两个正交偏振模式在金属表面所激发的表面等离激元共振波长之间的间隔及耦合效率,从而在一个偏振模式的约束损耗可忽略不计的情况下,另外一个偏振模式具有较大的约束损耗,实现偏振滤波.该设计思想不仅适应于本文的光子晶体光纤偏振滤波器,也可应用于其它光纤结构.

摘要：高双折射光子晶体光纤具有较强的线偏振光保持能力,采用Bi_(2)O_(3)-GeO_(2)-Ga_(2)O_(3)多组分激光玻璃材料作为纤芯设计了独特结构的高双折射光子晶体光纤。运用有限元法结合完美边界条件,得出该光子晶体光纤在1.55μm和1.80μm波长下,双折射系数分别为5.207×10^(-2)和6.882×10^(-2)。在1.55μm波长处,X和Y极化方向的限制损耗分别为1.386×10^(-5)dB/km和5.386×10^(-7)dB/km。非线性系数表明,结构参数M(D/Λ)分别为0.7和0.8的光子晶体光纤,非线性系数在X和Y极化方向上,范围分别在4.374×10^(3)-4.906×10^(3)km^(-1)·W^(-1)和5.621×10^(3)-6.978×10^(3)km^(-1)·W^(-1)之间。本文所设计的高双折射光子晶体光纤的独特结构和优异性能特点,为光通信和光传感等应用领域提供了新的解决方案。

摘要：表面等离子体共振(SPR)效应的光子晶体光纤(PCF)因其体积小、灵敏度高等明显优势而受到了广泛研究。然而,大多数现有传感器的折射率检测范围较窄,限制了其在工业领域的应用。为了解决这个问题,采用金作为等离子体材料,通过调整光子晶体光纤表面涂覆金膜的厚度和涂覆金膜弧形开口的尺寸,设计了一种具有超宽折射率检测范围的D型光子晶体光纤传感器,该传感器能够实现对折射率在1.30~1.42范围内的超宽传感检测。研究结果表明,通过适当调整金膜的厚度和弧形开口的尺寸,可以获得超宽折射率检测范围的光子晶体光纤传感器,为工业领域的应用提供了更广阔的空间。

摘要：本文提出了一种可用于化学传感的具有高双折射、低损耗的光子晶体光纤,并系统地分析了空气孔参数对光纤光学特性的影响。研究表明,最优结构的光纤在典型波长1.55μm时对水、乙醇和苯的相对灵敏度分别可达56.3%、59.9%和62.5%,相比现有光子晶体光纤分别提高1.05~6.25倍、1.05~4.99倍和1.03~4.63倍。此外,该光纤还具有较好的传输特性。因此,本文提出的光子晶体光纤在化学传感和生物医学领域方面更具优势。

摘要：本文提出了一种基于非对称三芯光子晶体光纤的宽带模分复用器.该器件主要是由位于光纤中心的可提供基模和高阶模传输的中心纤芯和分别位于中心纤芯两侧的可提供基模传输的2个旁芯构成.根据光耦合理论,在输入端对3个纤芯分别输入LP_(01)模式的光,在传输过程中左旁芯的LP_(01)模式的光将逐步向中心纤芯耦合并转换为LP_(21)模式传输,而右旁芯中的LP_(01)模式的光则逐步耦合并转换为中心纤芯中的LP_(31)模式来传输.通过对光纤结构的优化设计和光纤长度的选择,使得在输出端同时完成旁芯LP_(01)模向中心纤芯LP_(21)和LP_(31)模的最佳转换,从而实现LP_(01)、LP_(21)和LP_(31)3种模式的光在中心纤芯中的复用.反之,若将该器件的输出端用作输入端则可以实现中心纤芯中3种模式的光向3个纤芯的解复用.本文利用有限元法和光束传播法进行了优化设计和仿真,并将光耦合理论与超模理论相结合进行了分析计算,结果表明在1.49—1.63μm的波段下,该器件插入损耗最高为0.72 dB,在中心波长1.55μm处器件插入损耗为最低值0.543 dB,远低于大家普遍采用的1 dB插入损耗的评价标准.较低的插入损耗也为级联型多芯光子晶体光纤模分复用器设计提供了可能.与现有的模分复用方案相比,该器件的集成性更高,受外界影响更小,与多芯空分复用光纤搭配使用,可以更好地提高模式转换效率和模式纯度,降低耦合复杂度,拓展通信容量.