基于光子晶体光纤的液体浓度检测方法研究

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浓度是表征溶液介质的一个重要参数。目前对检测浓度方法的研究不断地深入,并且与一些新型光电子器件结合起来形成新式传感方法。光子晶体光纤作为目前光电子器件领域的研究热点之一,除了它的导光机理以及基本性质等广泛的研究外,它的应用也逐渐成为研究的焦点;本文将浓度检测与光子晶体光纤相结合提出了一种新型的检测方式,并对其的传感特性仿真。论文的主要研究内容包括:(1)对国内外光学传感方法进行了分类总结,分析了各种方法的优缺点,为新型传感方法的提出打下了一个很好的基础。(2)对光子晶体光纤进行了简单概述,包括导光机理、分类、基本特性以及制作方法与应用,在此基础上简单阐述了利用光子晶体光纤进行浓度检测的可行性。(3)由于光子晶体光纤的分析方法很多,本文只简单介了其中几种方法,分析了各种方法的优缺点及适用范围;在这基础上构建了光子晶体光纤模型,分析了结构参数对有效折射率的影响;对实芯光子晶体光纤浓度检测理论进行了分析,提出了系统相对灵敏度的概念,模拟了不同结构参数下相对灵敏度的变化情况;模场有效面积对光源与光纤的耦合及光传输中的非线性程度有影响,分析了不同参数下基模有效面积的大小,并结合相对灵敏度和模场有效面积提出了一种改进型的光子晶体光纤结构。(4)提出了一种新型的基于光子晶体光纤的液体浓度检测系统,对系统中的各个器件进行了选择;从理论出发,论证了整个系统的可行性,分析了系统采用差分测量的优点;对整个系统进行了仿真实验,分析了各个环节光谱和光强的变化情况;最后讨论了影响系统的一些因素。本论文设计和提出的新颖基于光子晶体光纤的液体浓度检测新方法达到了预期的设计要求。
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