中期檢查(初稿).PPT

1、新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,報告人： 劉旭安 指導(dǎo)老師：吳根柱 2011.11.26,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,Zhejiang Normal University,2021/2/23,2,目 錄,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,2. PCF原理及模擬計算方法的介紹,1.緒論,3.基于三孔單元的高雙折射PCF,4.雙芯型特種光纖的折射率傳感,Institute of Information Optics,5. 總結(jié)與展望,2021/2/23,3,一.緒論,碩士論文中期檢查,1）.概述,光子晶體光纖（Photonic Cryst

2、al Fiber，PCF） 折射率導(dǎo)模型光子晶體光纖(TIR-PCF) 光子帶隙型光子晶體光纖（photonic band gap，PBG） 折射率導(dǎo)模型PCF： 將光子晶體及缺陷結(jié)構(gòu)引入光纖中而形成的二元光子晶體結(jié)構(gòu)， 其結(jié)構(gòu)為石英光纖中軸向均勻，截面為周期性排列空氣孔。 折射率導(dǎo)模型PCF導(dǎo)光原理,Institute of Information Optics,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,2021/2/23,4,1）.概述,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,一.緒論,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,幾種光子晶體光纖實物,2021/

3、2/23,5,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,一.緒論,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,1）.概述,PCF的幾種特有特性（與傳統(tǒng)光纖相比） 高雙折射，平坦色散，單偏振單模，低非線性及大有效模面積。 高雙折射PCF的幾種應(yīng)用: 光纖傳感，光纖濾波器，光纖通信等 PCF雙折射,2021/2/23,6,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,一.緒論,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,2）.高雙折射PCF的國內(nèi)外最新研究進展,依照文獻研究的PCF的特點，可以歸納為以下四類實現(xiàn)方法,第一類是在纖芯附近引入

4、局部非對稱性的光子晶體光 纖結(jié)構(gòu) 第二類是具有各向異性包層的光子晶體光纖 第三類是具有微結(jié)構(gòu)纖芯的光子晶體光纖,2021/2/23,7,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,一.緒論,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,第一類是在纖芯附近引入局部非對稱性的光子晶體光纖結(jié)構(gòu),該高雙折射PCF采用減小中間一排空氣孔的方法,獲得了高達3.710-3的雙折射,A. Ortigosa-Blanch, J. C. Knight等，”Highly birefringent photonic crystal fibers” ，September 15, 2000 /

5、 Vol. 25, No. 18 / OPTICS LETTERS,2021/2/23,8,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,一.緒論,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,該高雙折射PCF是由缺失的兩個空氣孔組成纖芯,形成光纖折射率分布的二階對稱性。其主要參數(shù)為雙折射大于0.001，零色散波長為700nm,Theis P. Hansen, Jes Broeng等人，“Highly Birefringent Index-Guiding Photonic Crystal Fiber”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTER

6、S, VOL. 13, NO. 6, JUNE 2001,2021/2/23,9,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,一.緒論,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,第二類是具有各向異性包層的光子晶體光纖,Andrew Michie, John Canning等人,” Temperature independent highly birefringent photonic crystal fibre”, 18 October 2004 / Vol. 12, No. 21 / OPTICS EXPRESS 5160 M. J. Steel and R.

7、 M. Osgood等人, ”Polarization and Dispersive Properties of Elliptical-Hole Photonic Crystal Fibers”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 19, NO. 4, APRIL 2001,2021/2/23,10,一.緒論,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,右圖橢圓型空氣孔高雙折射PCF是由哥倫比亞大學(xué)提出的橢圓孔高雙折射PCF。該PCF具有極高的雙折射(可達0.01量級以上),并具

8、有可調(diào)的色散特性,零群速度差等優(yōu)點.然而由于制作上的困難,實際制作獲得的橢圓孔光子晶體光纖的雙折射僅在10-5量級,橢圓型空氣孔高雙折射PCF的實物圖,2021/2/23,11,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,一.緒論,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,第二類是具有各向異性包層的光子晶體光纖,Daru Chen,and Genzhu Wu,”Highly birefringent photonic crystal fiber based on a double-hole unit”, APPLIED OPTICS / Vol. 49, No.

9、 9 / 20 March 2010,2021/2/23,12,一.緒論,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,第三類是具有微結(jié)構(gòu)纖芯的光子晶體光纖,Daru Chen and Linfang Shen,” Ultrahigh Birefringent Photonic Crystal Fiber With Ultralow Confinement Loss” IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 19, NO. 4, FEBRUARY 15, 2007,2021/2/23

10、,13,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,一.緒論,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,Daru Chen, “OPTICAL PROPERTIES OF PHOTONIC CRYSTAL FIBERS WITH A FIBER CORE OF ARRAYS OF SUB-WAVELENGTH CIRCULAR AIR HOLES: BIREFRIN-GENCE AND DISPERSION”, Progress In Electromagnetics Research, Vol. 105, 193212, 2010,第三類是具有微結(jié)構(gòu)纖芯的光子

11、晶體光纖,2021/2/23,14,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,一.緒論,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,論文主要工作,2.有關(guān)高雙折射PCF選題意義及國內(nèi)外進展,3.PCF模擬計算原理與方法的介紹,1.光子晶體光纖概念，特性的介紹,4.基于三孔單元的高雙折射PCF的介紹,6.總結(jié)與展望,5.雙芯型特種光纖的折射率傳感,2021/2/23,15,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,二.PCF的原理與模擬計算方法的介紹,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,1.高雙折射PCF的計算原理,高雙折射

12、PCF計算方程,式中,分別為PCF的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率,為PCF的磁場強度,和,TEXT,TEXT,TEXT,高雙折PCF計算方法,有限元法（FEM,特點：精度高，適用于截面的不規(guī)則空氣孔的不同形狀，材料的不同折射率的情況,2021/2/23,16,TEXT,TEXT,TEXT,TEXT,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,二.PCF的原理與模擬計算方法的介紹,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,有限元法基本思想,用許多子域來代表整個連續(xù)域，每 個子域中未知函數(shù)用帶有未知系數(shù) 的差值函數(shù)來表示，得到一組代數(shù) 方程組,有限元法步驟,1.子域劃分,2.插

13、值函數(shù)選擇,3.方程組建立,4.方程組求解,有限元方法計算軟件,COMSOL Multiphysics 3.4,1.高雙折射PCF的計算原理,2021/2/23,17,TEXT,TEXT,TEXT,TEXT,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,二.PCF的原理與模擬計算方法的介紹,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,高雙折射PCF吸收邊界條件,完美匹配層(PML,PML參數(shù),區(qū)域,區(qū)域,區(qū)域,其中,1.高雙折射PCF的計算原理,2021/2/23,18,XT,TEXT,TEXT,TEXT,碩士論文中期檢查,Institute of Informat

14、ion Optics,二.PCF的原理與模擬計算方法的介紹,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,2）.高雙折射PCF計算原理,雙折射PCF兩偏振折射率差,雙折射PCF限制損耗,雙折射PCF的色散,2.高雙折射PCF的特性,2021/2/23,19,TEXT,TEXT,TEXT,TEXT,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,三.基于三孔單元的高雙折射PCF,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,Highly birefringent photonic crystal fiber based on a Three-hole unit,2021/2/23,

15、20,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,三.基于三孔單元的高雙折射PCF,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析,Inset: profiles of the electric field of the y-polarized fundamental modes at normalized frequency,for the proposed EH-PCF (left),the DH-PCF (central) and the TH-PCF (right,2021/2/23,21,碩士論文中期檢查,Institu

16、2121te of Information Optics,三.基于三孔單元的高雙折射PCF,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析,2021/2/23,22,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,三.基于三孔單元的高雙折射PCF,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析,2021/2/23,23,三.基于三孔單元的高雙折射PCF,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析,2

17、021/2/23,24,Institute of Information Optics,1.高雙折射PCF的結(jié)構(gòu)及其特性分析,三.基于三孔單元的高雙折射PCF,碩士論文中期檢查,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,2021/2/23,25,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,三.基于三孔單元的高雙折射PCF,2.結(jié)論,提出了一種新型的高雙折射PCF，該新型PCF可以實現(xiàn)高雙折射，低損耗。與橢圓型和雙孔型高雙折射PCF相比具有以下幾種優(yōu)點,1.與橢圓型高雙折射PCF相比，該PCF更容易制造，以 目前的制造技術(shù)就可以

18、實現(xiàn),3.與橢圓型及雙孔型高雙折射PCF相比，該PCF具有更好 的設(shè)計靈活度。特別是通過改變中間空氣孔的尺寸， 可以很好的控制該PCF的特性,2.與橢圓型及雙孔型高雙折射PCF相比，在相同的空氣 填充率條件下，該PCF具有更高的雙折射，更低的損 耗,2021/2/23,26,四.雙芯型特種光纖的折射率傳感,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,1.雙芯型特種光纖的結(jié)構(gòu)及折射率傳感特性,Design of a dual-core fiber for refractive index sensing,其傳感機制為：雙芯

19、小孔光纖的兩個纖芯之間的模耦合對光纖中心小孔內(nèi)的折射率變化很敏感，這使得該小孔內(nèi)折射率和雙芯小空氣孔光纖其中一個纖芯的輸出頻譜之間有一個一一對應(yīng)的關(guān)系,2021/2/23,27,四.雙芯型特種光纖的折射率傳感,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,1.雙芯型特種光纖的結(jié)構(gòu)及折射率傳感特性,2021/2/23,28,碩士論文中期檢查,Institute of Information Optics,新型光子晶體光纖的設(shè)計及其傳感應(yīng)用,四.雙芯型特種光纖的折射率傳感,2.總結(jié),提出了一種新型的折射率傳感型特種光纖，該新型光纖具有兩個纖芯，兩纖芯中間有一個微空氣孔，兩纖芯的光場會進行耦合，通過改變微空氣孔的折射率，兩纖芯中間光場耦合度不同，檢測出來的光譜也就不同。該新型光纖具有以下特點,1.該光纖可以進行微管道折射率傳感,2.該光纖可以很容易制造，不需要飛秒激光器進行加工， 也不需要蝕刻方法來制造,2021/2/23,29,五. 總結(jié)與展望,1. 總結(jié),碩士論文中期檢查,Institute of Information