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| 光子晶体光纤（PCF）是近几年出现的一种新型光纤,其应用范围已经覆盖了电信、传感技术、光谱学以及药学等诸多领域。光子晶体光纤之所以发展如此迅速,是由于其具有一些有别于传统光纤的奇异特性,包括可调的色散特性,无截止单模特性以及可调的有效模场面积等。在PCF中写制长周期光栅,在温度、压力、折射率测量方面有较高的灵敏度,而将对温度和电场都很敏感的液晶和PCF结合制作液晶光子晶体光纤,可以将PCF的设计灵活性和液晶可调性有机结合,扩展了PCF的适用范围。本文首先利用基于有限元的COMSOL软件模拟计算了三种不同结构排列的PCF,详细对比分析了它们之间的异同点,得出了各种结构光纤的适用情况,为设计不同功能的PCF提供了一定的理论指导。接着详细介绍一种向列相液晶E7,分析其对温度和电压的可调谐性,将此液晶注入到六角晶格空芯PCF的纤芯内,利用全矢量有效折射率方法模拟分析了其随温度和电压的可调性,模拟发现,由于液晶的存在,PCF的色散特性减小,并且色散值可以实现温度可调。利用液晶的双折射特性,通过电压调节得到了具有高双折射特性的PCF。最后利用改进的全矢量有效折射率方法计算了PCF长周期光栅,分析不同PCF结构下的设计谐振波长和光栅周期的关系。提出在未掺杂光敏材料的六角晶格光纤和大空气孔光纤中用CO2激光照射逐点写入的方法写制长周期光栅,并模拟分析在这两种结构PCF长周期光栅空气孔中注入E7液晶时的温度传感特性。结果发现,大空气孔PCF长周期光栅传感器具有较高的灵敏度。在纤芯填充液晶的PCF外部加上梳状电场,利用液晶的电场特性,在纤芯形成长周期光栅,模拟发现,这种光栅的温度灵敏度较高,而且还可通过调整电极的距离和电压灵活设计长周期光栅。 |
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