基於選擇性填充的光子晶體光纖光開關研究

《基於選擇性填充的光子晶體光纖光開關研究》是依託武漢工程大學，由王英擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於選擇性填充的光子晶體光纖光開關研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王英
• 依託單位：武漢工程大學

項目摘要

光纖光開關是光纖感測、光纖雷射器和全光通信網路等領域的關鍵器件之一。但傳統光纖光開關由於單模光纖結構、模式、色散特性和所用器件類型的限制，存在尺寸較大和波長調諧性能不足等問題。光子晶體光纖因具有新穎的模式、色散特性，其在光開關方面的套用得到了相應的研究。特別是通過填充高折射率材料到光子晶體光纖的所有空氣孔中形成光子帶隙（PBG）效應，可以增強光開關的調諧性。然而基於PBG效應的光纖光開關依然存在頻寬較大、波長選擇性能不佳的缺點。本項目提出一種新型的超寬頻可調諧光子晶體光纖光開關結構，通過纖芯與空氣孔包層中一個填充波導之間的模式耦合實現光開關功能；採用飛秒雷射加工輔助的選擇性填充方法，將合適材料填充到光子晶體光纖的一個空氣孔中，並通過CO2雷射激勵、外加交流電場激勵和超快雷射脈衝激勵的方法分別研究其熱光、電光和全光開關時間特性。

結題摘要

該項目研究基於光學功能材料選擇性填充的光子晶體光纖光開關機理與特性，旨在理解和掌握光學材料波導與光子晶體光纖纖芯相互耦合的物理機理、感測特性以及此類耦合器用作光開關的性質和特點。根據項目計畫書中的要求，我們研究了基於標準折射率液選擇性填充的光子晶體光纖耦合器的應力感測特性，並採用二氧化碳雷射加熱方法測試了此類耦合器作為熱光開關的開關時間；進一步採用氫敏材料塗覆此類耦合器，研究其氫感測特性，獲得的靈敏度在迄今為止見於報導的光纖氫感測器中遙遙領先；提出了一類基於液體填充的可壓縮光纖FP腔結構，用於測氣壓時其靈敏度比之前見於報導的光纖壓力感測器高出一到兩個數量級；另外，還基於空心光子晶體光纖的光學材料選擇性填充發展了一種反諧振光纖導光機理，並研究了將其套用於水位和溫度測量時的感測特性。