大模场低损耗光子晶体光纤的研究与设计

为了改善高功率光纤激光器的非线性效应,提出并设计了一种新型的无源、单模、低损耗、大模场的光子晶体光纤结构。利用时域有限差分法并结合完美匹配层边界条件,分析了光子晶体光纤有效模场面积的影响因素,得到光子晶体光纤性能随波长及几何结构的变化规律,从而得到实现更大模场面积的结构参量。结果表明,保证单模传输的情况下,在1.064μm波长处,优化设计的大模场光子晶体光纤有效模场面积可达3118.4μm2,对应的非线性系数可低至5.68×10-5 m-1·W-1,限制损耗可降低到4.55×10-7 dB·m-1。该光纤具备低损耗、低非线性和大模场面积等特性,在实现光子晶体光纤激光器高功率、高光束品质激光输出方面具有重要应用。     

测量多种气体体积分数的PCF传感器结构

为提高气体体积分数传感器的灵敏度、抑制光纤的模间干扰,设计了双通道边孔型结构,利用COMSOL软件建立气体体积分数传感模型的方法和损耗谱分析法,研究不同结构参数和镀膜厚度对光纤气敏特性的影响,进行理论分析和实验验证,调整薄膜材料厚度和光纤气孔尺寸,通过分析光纤双折射变化规律得到最优的各类参数方案。结果表明,该传感器对氢气的探测灵敏度为0.36 nm/%,对甲烷的探测灵敏度为2.89 nm/%,且线性度高。该光子晶体光纤气体传感器具有灵敏度高、响应速度快等优点,还能同时对两种气体进行检测,应用范围广,为研发实际生活及工业领域相关气敏性薄膜和实现一根光纤传感器同时检测3种甚至更多种气体体积分数提供了参考思路。