基于光子晶體慢光波導的新型光纖氣體傳感技術研究.pdf

1、隨著光纖傳感技術的發(fā)展，近紅外光譜吸收型光纖氣體傳感器的研究在國內外得到了迅猛發(fā)展。然而現有的檢測靈敏度受到吸收路徑長度的限制，研究新型的光纖氣體傳感器具有十分重要的意義。利用光子晶體波導可以在室溫下實現光速變慢，且結構緊湊。光子晶體結構具有多樣性，用光子晶體波導替代傳統氣體吸收池用于光纖氣體傳感系統中，利用其慢光效應，將大大提高氣體的吸收作用，使檢測系統的靈敏度得到極大提高，同時能減小氣體吸收池的體積。為高靈敏度、微型化氣體傳感器的設

2、計提供了可能，具有非常重要的應用價值。
　　本文提出將光子晶體槽波導慢光應用于光纖氣體濃度檢測的新理論、新技術和新方法。主要研究內容包括:
　　(1)基于光子晶體慢光波導的新型光纖氣體傳感系統設計。分析了光子晶體的基本特性與光子晶體波導產生慢光的理論，在這基礎上推導出了慢光技術對氣體吸收作用的影響，并設計一種基于光子晶體慢光波導的高靈敏度、微型化光纖氣體傳感系統。之后又分析了系統在實際應用中需要考慮的問題。
　　(2)

3、寬帶、低群速度、低色散的光子晶體慢光波導的設計。分析總結了當前光子晶體慢光波導的研究現狀，對文獻報道的各種結構慢光波導進行了對比。在這基礎上，提出了一種簡單的光子晶體槽波導結構，通過移動光子晶體槽兩邊的空氣孔位置來獲得寬帶慢光。采用平面波展開法并結合有限時域差分法，對光子晶體槽波導的特性進行仿真、優(yōu)化和設計。仿真結果表明，這種新型的槽波導可以產生帶寬在2.85 nm以上，同時群速度可降至c/100以下的慢光現象。
　　(3)低損耗