谈谈光纤中红外空心布拉格光纤及其痕量气体传感运用

论文导读：氧化碳气体的同时检测，论证了它在多组分气体传感中运用的可行性。关键词：中红外空心布拉格光纤论文光子带隙导引光纤论文一维光子晶体论文光纤制备论文痕量气体传感论文本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要3-4Abst
摘要：中红外空心布拉格光纤在光纤结构、导光机制、材料系统和传输特性上与传统光纤的巨大差别，为其突破传统光纤的性能局限，拓展光纤光学的运用领域提供了可能。它的中红外空心导光特性使其适合作为高效率气体样品室提升光与气体的相互作用距离，在痕量气体传感领域有重要的运用价值。本论文面向中红外空心布拉格光纤在痕量气体传感中的运用，结合国家973项目“新型光电子器件中的异质兼容集成与功能微结构系统基础探讨”和北京市自然科学基金项目“用于高灵敏度气体检测的中红外空心布拉格光纤”，系统地探讨了中红外空心布拉格光纤的传输特性、制备工艺、气体传感运用以及光纤功能拓展。建立了空心布拉格光纤的论述浅析策略并探讨了其一维光子晶体包层的带隙特性和光纤方式特性；建立了中红外空心布拉格光纤直径波动影响光纤传输特性的论述模型，定量探讨了光纤导波方式最大有效光纤长度与直径波动大小的联系，得出了中红外空心布拉格光纤的波动容限为6.5%的仿真结果，为光纤的工艺制备提供了论述指导在国内率先开展了中红外空心布拉格光纤的制备工艺探讨。自主设计和建立了完整的中红外空心布拉格光纤的制备工艺平台和相关工艺规范。提出了预制棒参量与光纤拉丝比配合的中红外空心布拉格光纤传输波段制约案例。在国内首次制备出中红外空心布拉格光纤样品，其中10.6μm波段光纤样品传输损耗为2.35dB/m，3.3μm波段光纤样品传输损耗为4.55dB/m。论述探讨并提出了利用中红外空心布拉格光纤作为样品室的痕量气体传感系统探测极限的计算公式。以甲烷为待测气体，利用传输波段在3.3μm附近的中红外空心布拉格光纤样品实验实现了痕量气体传感，并用指数稀释法测量了不同光纤长度下气体浓度探测极限，实验结果与计算公式相符。在空心布拉格光纤样品长度为0.86m时系统的探测极限最小，达到7.41ppm。提出并实验实现了采取一个周期内含两个高低折射率双层的一维光子晶体作为包层的空心布拉格光纤新结构，论述和实验论证了它的中红外波段多波长传输特性。利用2阶和3阶传输峰在3-7μm波长范围的光纤样品实验实现了对甲烷和一氧化碳气体的同时检测，论证了它在多组分气体传感中运用的可行性。关键词：中红外空心布拉格光纤论文光子带隙导引光纤论文一维光子晶体论文光纤制备论文痕量气体传感论文
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Abstract4-9
第1章 绪论9-17

1.1 引言9-10

1.2 空心布拉格光纤的结构与实现案例10-12

1.2.1 石英/空气基空心布拉格光纤10-11

1.2.2 聚合物基空心布拉格光纤11

1.2.3 硫化物玻璃/聚合物基中红外空心布拉格光纤11-12

1.3 中红外空心布拉格光纤用于痕量气体传感12-15

1.3.1 空心光纤用于气体传感的几种案例13-14

1.3.2 中红外空心布拉格光纤用于气体传感的关键不足浅析14-15

1.4 论文工作主要内容与革新点15-17

第2章 空心布拉格光纤带隙导光特性的论述浅析17-37

2.1 引言17

2.2 空心布拉格光纤一维光子晶体包层的能带浅析17-23

2.1 平板一维光子晶体的论述浅析策略17-20

2.2 平板一维光子晶体的能带结构和特点20-22

2.3 结构参数对带隙宽度的影响22-23

2.3 空心布拉格光纤的方式特性浅析23-30

2.3.1 空心布拉格光纤的论述浅析策略23-26

2.3.2 空心布拉格光纤的方式特性26-28

2.3.3 导波方式的端面激励28-30

2.4 光纤直径波动影响空心布拉格光纤损耗的论述探讨30-35

2.4.1 光纤直径波动的论述模型和浅析策略30-32

2.4.2 光纤直径波动影响方式损耗的论述浅析32-35

2.5 小结35-37

第3章 中红外空心布拉格光纤的制备和测试37-60

3.1 引言37

3.2 中红外空心布拉格光纤的材料选择和制备策略37-40

3.

2.1 材料选择37-39

3.

2.2 基本制备策略39-40

3.3 关键工艺探讨40-52

3.1 硒化砷大面积均匀蒸镀工艺40-46

3.2 预制棒均匀拉丝工艺46-51

3.3 不同传输波长的空心布拉格光论文导读：

纤预制棒结构参量设计51-52

3.4 中红外空心布拉格光纤的制备与测试52-58

3.4.1 中红外空心布拉格光纤的测试系统52-54

3.4.2 10.6 μm 波段光纤样品的特性测试54-57

3.4.3 3 μm 波段光纤样品的特性测试57-58

3.5 制备工艺改善方向58-59

3.6 小结59-60

第4章 中红外空心布拉格光纤的痕量气体传感运用60-73

4.1 引言60

4.2 用光谱吸收法进行气体传感的基本原理60-61

4.

2.1 气体分子的吸收光谱60-61

4.

2.2 光谱吸收法实现气体浓度定量传感的原理61

4.3 中红外空心布拉格光纤用于痕量气体传感的探测极限浅析61-65
4.

3.1 空心布拉格光纤在气体传感系统中的运用形式62-63

4.

3.2 探测极限的论述浅析63-65

4.4 中红外空心布拉格光纤用于痕量气体传感的实验论证65-72

4.1 采取空心布拉格光纤作为样品室的气体传感实验平台65-68

4.2 甲烷气体传感的实验论证68-72

4.5 小结72-73

第5章 面向多组分气体传感的中红外空心布拉格光纤73-88

5.1 引言73

5.2 多波长传输不足的提出73-75

5.

2.1 多组分气体传感对光纤多波长传输的性能要求73-74

5.

2.2 现有空心布拉格光纤的简单一维光子晶体包层的性能局限74-75

5.3 多波长传输空心布拉格光纤的包层结构特性与光纤设计75-83
5.

3.1 多波长传输空心布拉格光纤的一维光子晶体包层结构75-76

5.

3.2 能带浅析策略76-79

5.

3.3 结构参数对高阶带隙宽度的影响79-81

5.

3.4 面向多组分气体传感的多波长传输空心布拉格光纤设计81-83

5.4 多波长传输空心布拉格光纤的制备、测试和多组分气体传感论证83-87
5.

4.1 光纤样品的制备与测试83-85

5.

4.2 多组分气体传感的实验论证85-87

5.5 小结87-88
结束语88-90
参考文献90-97
致谢97-99
个人简历、在学期间发表的学术论文与探讨成果99-100