用于光纤传感器的带隙型光子晶体光纤的研究

论文摘要

光子晶体光纤是近年来一种比较新型的光纤,它主要包括改进的全内反射型光子晶体光纤和带隙型光子晶体光纤两大类。本论文主要研究的是带隙型光子晶体光纤。带隙型光子晶体光纤以其独特的结构和导光机制,使其具有其他很多普通光纤无法比拟的优良特性,拥有广泛的应用前景。光纤传感器具有灵敏度高、防磁、防爆、远程控制等优点,能够解决常规检测技术难以完全胜任的检测问题。而将带隙型光子晶体光纤应用于光纤气体传感,将会使得气体传感与检测的灵敏度得到进一步的提高。本论文主要进行了以下几方面的工作：1.总结了近些年来光子晶体光纤和光纤传感器的一些研究进展；综述了光子晶体光纤、带隙型光子晶体光纤的导光机制、特性及应用等方面以及传感器和光纤传感器方面的相关知识。2.从分析将带隙型光子晶体光纤应用于光纤传感器的优势出发,主要针对一氧化碳、甲烷和乙炔气体,根据其气体特性及传感器对带隙型光子晶体光纤的性能要求,利用平面波展开法和矢量有限元法,通过分析计算,得出所需的光纤的基本参数,即纤芯的半径、空气孔的半径和间距,使其在纤芯中的传输率达到90%以上,提高其检测的灵敏度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 光子晶体光纤的研究进展
• 1.1.2 光纤传感器的研究进展
• 1.2 本论文的主要工作和结构安排
• 参考文献
• 第二章 光子晶体光纤
• 2.1 光子晶体
• 2.2 光子晶体光纤
• 2.2.1 光子晶体光纤的分类
• 2.2.2 光子晶体光纤的特性
• 2.3 光子带隙型光子晶体光纤
• 2.3.1 光子带隙型光子晶体光纤的导光机制
• 2.3.2 几种不同结构的光子带隙型光子晶体光纤
• 参考文献
• 第三章 光纤传感器
• 3.1 传感器
• 3.1.1 传感器的组成
• 3.1.2 传感器的分类
• 3.1.3 传感器的特性
• 3.1.4 传感器的基本技术要求
• 3.2 光纤传感器
• 3.2.1 光纤传感器及其分类
• 3.2.2 光纤传感器的特点
• 3.2.3 光纤传感器的应用
• 参考文献
• 第四章 将带隙型光子晶体光纤应用于光纤传感器的理论
• 4.1 利用平面波展开法分析带隙型光子晶体光纤的带隙结构
• 4.2 利用有限元法分析带隙型光子晶体光纤
• 4.3 气体光纤传感的主要理论
• 4.3.1 Beer-Lambert定律
• 4.3.2 气体光谱吸收理论
• 参考文献
• 第五章 用于光纤传感器的带隙型光子晶体光纤的设计
• 5.1 将带隙型光子晶体光纤应用于光纤传感器的优势
• 5.2 用于光纤传感器的带隙型光子晶体光纤的设计
• 5.2.1 针对一氧化碳气体的用于光纤传感器的带隙型光子晶体光纤的设计
• 5.2.2 针对甲烷气体的用于光纤传感器的带隙型光子晶体光纤的设计
• 5.2.3 针对乙炔气体的用于光纤传感器的带隙型光子晶体光纤的设计
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文情况