本文選題：光子晶體光纖 + 布拉格光柵��； 參考：《南京郵電大學》2015年碩士論文

【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)這兩種技術相互結合而生產(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、應變、折射率等外界物理量發(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,進而導致光柵諧振波長也隨之發(fā)生偏移,因此其普遍被應用于傳感領域。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進行仿真和分析,從不同方面來詳細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)展進程、目前研究進展與未來的發(fā)展前景進行詳細介紹,并闡述了光纖光柵基本特性以及其在傳感領域的應用。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,同時介紹了目前五種常用的切趾技術。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)生影響的理論基礎上,對正十邊形光子晶體光纖Bragg光柵的溫度、應變傳感參量進行仿真。從仿真數(shù)據(jù)可得知:當溫度增高時,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光柵的溫度和應變靈敏度進行了研究分析,發(fā)現(xiàn)光柵結構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行總結,同時對光子晶體光柵未來的發(fā)展趨勢進行展望。
[Abstract]:The photonic crystal fiber grating is produced by the combination of FG (traditional fiber grating) and PCF (photonic crystal fiber). The photonic passive device is a new type of passive device.It has become a hot spot in fiber Bragg grating (FBG) research.Compared with conventional optical fiber, photonic crystal fiber grating has many advantages in multi-parameter sensing, such as temperature, strain, refractive index and other external physical changes.It can cause the effective refractive index of fiber or the period of grating to change, which leads to the offset of grating resonant wavelength, so it is widely used in the field of sensing.In this paper, the PCFBG in photonic crystals with symmetrical cladding arrangement and n-decagonal germanium doping is simulated and analyzed, and the transmission spectrum and sensing characteristics are analyzed in detail from different aspects.In the first chapter, the progress of photonic crystal fiber (PCF) in the world is introduced in detail, and the basic characteristics of FBG and its application in sensing field are described in detail.In the second chapter, four common calculation and analysis methods of photonic crystal fiber grating, namely coupling mode theory, transfer matrix method, Fourier transform method and finite element method, are introduced. At the same time, five commonly used apodization techniques are also introduced.The simulation of this paper is mainly based on the transfer matrix method.In the third chapter, the effects of duty cycle, cladding number, modulation depth, grating length and phase shift on the reflection spectrum and transmission spectrum of the photonic crystal fiber Bragg grating are analyzed based on the simulation experiments.The simulation results show that increasing the number of grating cladding can effectively reduce the energy leakage from photonic crystal spectrum to the cladding, and has little effect on the reflection spectrum, the resonant wavelength and the coupling strength of the transmission spectrum of the fiber Bragg grating.In addition to the number of air hole layers, the variation of the grating parameters will affect the reflection spectrum, the resonant wavelength of the transmission spectrum and the coupling strength to a certain extent.In chapter 4, the temperature and strain sensing parameters of normal decagonal photonic crystal fiber Bragg gratings are simulated on the basis of the influence of external physical quantities on fiber Bragg gratings.From the simulation data, we can know that the resonant wavelength of the fiber Bragg grating shifts to the long wavelength when the temperature increases, and the deviation amplitude is large.However, the grating is insensitive to strain, and its resonant wavelength and peak value vary very little.In addition, the temperature and strain sensitivity of fiber Bragg gratings are studied and analyzed. It is found that the change of grating structure has little effect on the sensitivity of fiber Bragg gratings.The fifth chapter summarizes the basic characteristics of normal decagonal photonic crystal Bragg gratings studied in this paper, and forecasts the future development trend of photonic crystal gratings.
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN253

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