液晶填充的光子晶体光纤的传感特性研究

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:johnnyhljy
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光子晶体光纤是一种新型的微结构光纤,其具有的诸多优点吸引了众多学者的关注和研究。光子晶体光纤截面存在周期性排列的空气孔,这些空气孔的存在为光子晶体光纤提供了一个灵活的设计空间。通过改变空气孔的排列方式、大小、孔间距都能使其传输特性发生改变。后来人们开始在空气孔填充其他物质来改变光子晶体光纤的传输特性。液晶由于其对温度和电压的高敏感性,近几年来被越来越多地运用到光子晶体光纤传感的研究中。本文对填充液晶的光子晶体光纤在红外波段的传感特性做了理论分析,且首次对太赫兹波段的液晶填充的光子晶体光纤的传感特性做了理论研究。本文主要包括以下内容:文章首先介绍了光子晶体和光子晶体光纤的概念和性质。并且分类介绍了折射率导光和带隙型导光的光子晶体光纤。接着对近几年来光子晶体光纤传感的研究进展做了分析。对液晶的光学性质做了简要介绍。并着重介绍了向列相液晶。向列相液晶等效为单轴晶体,其光轴方向为液晶分子的长轴方向。本文中液晶分子排列方式为与光纤轴平行的平行排列方式。温度和电压都会影响液晶的折射率。将各向异性液品的折射率用张量表示了出来。介绍了本文所用到的理论数值计算方法:有限元法和平面波展开法。分析了液晶E7在红外波段的折射率的温度和电压特性。用有限元软件Comsol分析了红外波段下的填充液晶后的折射率引导型的光子晶体光纤的温度和电压传感特性。并且比较了不同纤芯半径下的受温度和电压调制的程度。基于全平面展开法,用Rsoft软件分析带隙型的光子晶体光纤的温度传感特性。对光子晶体光纤在太赫兹波段的温度传感做了数值模拟。首先分析了液晶5CB在太赫兹波段的折射率的温度特性。接着用Comsol模拟了填充液晶后的折射率引导型的光子晶体光纤的温度传感特性,比较了不同纤芯半径的情况。用反谐振模型解释了带隙型的光子晶体光纤的温度传感机制。
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