《新型磁調諧光子晶體光纖光柵功能器件及感測技術研究》是依託東北大學，由趙勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型磁調諧光子晶體光纖光柵功能器件及感測技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙勇
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光子晶體光纖由於結構及參數設計的靈活性，而具有一系列奇異的光學特性，因此可用來製作各種前所未有的、功能新奇的光子器件。光子晶體光纖光柵可彌補傳統光纖光柵的不足，通過靈活的結構設計而使傳輸特性可控及反射諧振波長個數可調，進而實現高精度、大的波長調諧範圍以及多參數、分散式感測。本項目提出一種新型的磁控可調諧光子晶體光纖光柵功能器件，將納米功能材料磁流體填充入光子晶體光纖的空氣孔中，通過外加磁場的改變來調節磁流體的折射率，從而改變光子晶體光纖光柵的傳輸特性和光譜反射特性。利用這種新型的功能器件，提出一種磁場檢測的新原理和新方法，並對其準分布網路化感測的關鍵技術問題進行研究；提出一種新型的可調諧光纖Sagnac濾波器的理論，並對其用於FBG感測網路的波長信號解調方法進行研究。項目的研究內容屬於信息檢測與感測技術領域的前沿性研究內容，具有明顯的創新性、多學科交叉性和實際套用前景。
結題摘要
光子晶體光纖又稱為微結構光纖，與普通光纖不同，這種光纖的橫截面上有較複雜的折射率分布，通常包含周期性排列的空氣孔結構，通過光子禁帶效應將光限制在纖芯中傳播。當光子晶體光纖空氣孔中的填充不同折射率材料時，光纖傳光特性將發生改變。磁流體材料的折射率隨外界磁場規律變化。因此，本項目將磁流體材料與光子晶體光纖相結合，提出一種新型的光纖磁場感測技術，以適應日益增長的磁場測量需求，通過靈活的結構設計而使傳輸特性可控及反射諧振波長個數可調，進而實現高精度、大的波長調諧範圍以及多參數、分散式感測。此類型感測器具有體積小，靈敏度高、可實現遠程測量等優點。本項目主要完成了以下工作：（1）分別從理論上和實驗上研究了磁流體微觀結構隨外加磁場的變化，再實現對磁流體光學特性的研究，得到材料的磁控特性，為實現基於磁流體填充的光子晶體光纖光柵溫度和磁場檢測提供了理論基礎；（2）建立磁流體填充光子晶體光纖光柵的感測模型，基於磁流體的磁控特性和溫控特性分析感測結構的磁場和溫度感測特性曲線，並解決溫度對磁場檢測的交叉敏感問題；（3）研究實驗過程中的幾大重大工藝難題：磁流體選擇性填充光子晶體光纖的填充工藝、單模光纖和光子晶體光纖的熔接工藝以及使用普通光纖熔接機的拉錐工藝；（4）建立基於磁流體填充光子晶體光纖的新型磁控可調諧光纖Sagnac濾波器理論模型，並進行實驗探究。（5）設計一種基於磁流體包覆光子晶體光纖錐的的M-Z磁場感測器，並搭建實驗系統實現對磁場的檢測。本課題內容為光電子學及信息科技領域的前沿課題，具有多學科交叉性和實際套用的前景。未來希望能在磁流體這種新型敏感材料本身的特性出發，提高材料感測性能，從根本上進一步改善此類感測器的性能。
