高双折射类椭圆纤芯光子晶体光纤设计与分析

为了改善传统光纤灵敏度低、损耗高和非线性效应不易控制的问题,设计一种新型高双折射、低损耗和高非线性的类椭圆纤芯光子晶体光纤(PCF)结构。基于全矢量有限元法,通过COMSOL分析研究了光纤端面的空气孔直径和位置对双折射、限制损耗、模场特性和非线性等特性的影响。仿真结果表明:所设计的PCF结构在波长为1.550μm处的双折射率达1.918×10^-3,x和y极化偏振方向的限制损耗分别为Lcx=1.6×10^-3dB/km和Lcy=8.0×10^-4dB/km,非线性系数达到9.4 km^-1W^-1,且满足单模传输,实现了高质量、高精度的光信号传输与传感。     

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。