基于表面等离子体共振和定向耦合的D形光子晶体光纤折射率和温度传感器

利用光子晶体光纤结构的灵活性和性能的优越性,设计了一种基于D形光子晶体光纤的折射率和温度传感器.在D形光子晶体光纤表面抛磨并镀上金纳米薄膜,作为表面等离子体共振传感通道用来测量液体折射率;在包层的一个空气孔中填充温敏液体甲苯,作为定向耦合通道实现对温度的测量.进一步的数值计算发现,基于定向耦合效应的温度传感和基于表面等离子体共振的折射率传感相互独立,D形光子晶体光纤同时进行折射率和温度传感检测.在各向异性的完美匹配层边界条件下利用全矢量有限元法对该传感器特性进行了数值研究,发现D形光子晶体光纤的空气孔直径决定了定向耦合吸收峰的中心波长和温度传感的灵敏度,金薄膜的厚度和D形结构的抛磨深度仅影响表面等离子体共振峰的相对强度.结果表明:该传感器在-10—80℃的温度范围内具有11.6 nm/℃的温度灵敏度,在1.34—1.44折射率范围内折射率灵敏度最高可达26000 nm/RIU.

光子晶体光纤的中红外超连续谱的产生与控制

设计了一种低损耗高非线性的碲化物PCF（光子晶体光纤）.采用分布傅里叶算法求解非线性薛定谔方程,数值模拟了基于PCF的中红外波段SC （超连续谱）的产生与控制.分析了PCF参量及泵浦光源参数对SC的影响,得出SC宽度和平坦度随PCF长度、色散参量以及泵浦脉冲峰值功率、初始宽度的变化规律.仿真结果表明,中心波长为2μm、脉冲峰值功率为20kW、脉冲宽度为100fs的泵浦光在PCF中传输15cm 时,SC谱宽可达1330-3450nm,且具有良好的平坦度.

选择性填充光子晶体光纤的高灵敏温度传感

为了研制具有更高灵敏特性的温度传感器,文章提出利用光子带隙效应,在PCF(光子晶体光纤)中选择性填充热敏液体实现高灵敏温度传感。应用全矢量平面波展开法计算光纤带隙,带隙及其宽度随温度规律性漂移。当在包层空气孔中选择不同位置和结构填充热敏液体时,发现仅填充内层空气孔时,带隙随温度漂移造成的变化率最大。当在包层第一层空气孔中填充热敏液体,晶格周期Λ=9μm,空气填充率分别选取d/Λ=0.9和d/Λ=0.5时,带隙边界波长检测和带隙宽度检测的温度灵敏度分别可达到22.07和7.01nm/℃,具有精确度高和系统结构简单的优点。

基于定向耦合的光子晶体光纤高灵敏度磁场和温度传感器

设计了一种新型光子晶体光纤（PCF）磁场和温度传感结构.在光子晶体光纤包层的一个空气孔中填充磁流体,形成定向耦合结构,检测结构的磁场和温度变化.利用全矢量有限元法（FEM）对该传感器特性进行了仿真研究.结果表明,该传感结构可以实现磁场范围为100～250Oe（1Oe=79.58A/m）,温度范围为10～60℃的检测,在该范围内磁场和温度的灵敏度最高可达1.10nm/Oe和-3.86nm/℃.