基于倏逝场的微纳光纤传感器的研究.pdf

曩耄遣九多辛未亏———————坚燮型燮堕—————百啪日期:沙伊年厂月￡学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书⒉槐C芏浙江工业大学■■鯻’■鯻馹。■■觥觥鯻。觥畂’。。。。痏痏!ぁ。。鯻·‘‘’‘●■’’’。。。!!!’’’’’。。!!甠■·■■鯻觥痮⋯本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果,也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭作者签名:,,,
基于倏逝场的微纳光纤传感器的研究摘要与电子器件一样,微型化、集成化也是光子器件发展的必然趋势。实现在波长或者亚波长尺度对光信号的操控对于构建超紧凑的微纳光子器件和高密集的集成光路具有重要意义。作为微纳光子器件的基本结构单元,微纳光波导在过去几年成为了国际研究的一大热点。其中,微纳光纤作为一种典型的微纳光波导具有制备简单,良好的直径均匀度和表面光滑度,可用于低损耗光传输,并在可见和近红外光学传输中表现出强光场约束、倏逝波传输和大波导色散等优良特性,已经引起研究者的极大兴趣。本论文基于微纳光纤强倏逝场这一特性,集中研究了几种新型微纳光纤传感器。首先通过严格求解匠套檠芯苛瞬煌肪辰质中微纳光纤的光学传输特性,包括实现单模工作的条件、传播常数和基模能量分布。这是研制各种微纳光子器件的理论基础。同时,⑶已芯苛烁缮嬉堑牧槊舳取⑻讲庀薜燃父鲋要性能参数。其次,基于自光干涉传感原理和特性,提出了一种新型白光干涉微纳光纤传感器,并利用该传感器测量不同浓度葡萄糖溶液引起的折射率微小变化,实验验证了该传感器的可行性和价值。最后,设计了一种单敏感臂微纳光纤折射率传感器,该传感器的工作原理是浙江工业大学硕士学位论文
一——基于光外差检测技术,同时也克服了制作多敏感臂方案给微操作所带来的困难。相比其他光纤传感器,这里所设计的微纳光纤传感器具有结构紧凑、灵敏度高、易于和其他光电器件兼容等优点,在生物、化学、医药和过程控制等领域有较大的应用价值。关键词:微纳光纤,倏逝场,光纤传感器,马赫一曾德尔干涉仪,白光干涉仪,光外差技术塑垩三些奎堂堡主兰垡丝塞一————————————————————————————————————一一、
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目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯微纳光纤的研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯微纳光纤的制备方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯微纳光纤的特性与应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯本论文的选题与思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第二章微纳光纤光学传输特性的理论研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯普通单模光纤简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯微纳光纤理论模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.微纳光纤的单模条件与传播常数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.微纳光纤的基模能量分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。微纳光纤的色散特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.第三章倏逝波理论及其在光纤传感的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯倏逝波基础理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.倏逝波的性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一基于倏逝场的微纳光纤传感器的设想⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.干涉仪⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第五章基于白光干涉的微纳