《磁光光子晶體慢光干涉型光纖磁場/電流感測器研究》是依託上海大學，由肖悅娛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：磁光光子晶體慢光干涉型光纖磁場/電流感測器研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：肖悅娛
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
法拉第型光纖磁場/電流感測器因具有結構簡單、安全可靠等優點而受到廣泛關注，但是傳統材料的磁光係數較小，感測器的靈敏度不高。最近的研究提出，利用波導非正常色散引入的慢光效應，可進一步提高光干涉儀的靈敏度。本項目擬對磁光光子晶體中的慢光現象進行研究，並利用慢光干涉的方法來提高光纖磁場/電流感測器的靈敏度。磁光光子晶體，是一種包含磁光介質的周期性人工材料，它具有和光子晶體類似的能帶結構和慢光現象，還具有一些獨特的光學和磁光特性，是一種極具前景的新型磁光材料。目前對磁光光子晶體中慢光現象的理論和套用研究報告很少，我們擬通過理論分析和數值模擬，對磁光光子晶體的能帶結構、本徵模式的傳輸規律等與波導結構、外加磁場分布、光傳輸方向等的關係進行研究，探索利用外加磁場控制磁光光子晶體能帶結構的方法，探索磁光光子晶體中慢光的特性、利用方法和套用前景，並設計出靈敏度高、集成度好的慢光干涉型光纖磁場/電流感測器。
結題摘要
法拉第型光纖磁場/電流感測器具有結構簡單，安全可靠等優點而受到廣泛關注，但傳統材料的磁光係數較小，感測器靈敏度不高。本項目對兩種一維磁光光子晶體的慢光現象進行了研究，研究表明磁光光子晶體和光子晶體一樣具有能帶結構和慢光現象，但和一般光子晶體不同，其能帶結構受到外加磁場的影響，且和光的本徵偏振態，光傳輸的方向有關。在此基礎上，我們設計了基於一維磁光光子晶體的慢光薩格奈克干涉型光纖磁場/電流感測器，理論研究表明，慢光效應能有效的提高感測器的靈敏度。我們設計的晶體型慢光磁場感測器的靈敏度為相同厚度的塊狀晶體的50倍；而光纖光柵型的靈敏度與光柵的結構參數有關，當光纖光柵的折射率調製深度達到0.001時，群折射率為250，此時2cm的光纖光柵靈敏度相當於3m的光纖。 在磁場慢光感測器的實驗方面，還未取得理想的結果。主要是由於光纖的磁光係數及光纖光柵的調製深度等原因，磁場對光纖光柵傳輸譜的作用並不太明顯，實驗對光譜儀的解析度和數據處理手段有很高的要求；同時入射光的偏振態和光纖中的偏振態控制對感測器靈敏度也有著非常重要的影響。這個問題的解決需要兩方面的改善，一是感測元件，包括光纖光柵及光路其他元件中傳輸的偏振態必須得到嚴格控制，這方面我們已經取得了一定的實驗成果，（1）研製了一種僅能傳輸某一圓偏振態的光纖，稱為圓二色性光纖，實驗結果表明其兩本徵圓偏振態的圓度分別為0.95和0.91，損耗差為10.74dB/m；（2）研製了基於圓二色性光纖的特種光纖器件，包括光纖耦合器，光纖光柵和光纖移相器，目前光纖移相器有少量成品，光纖耦合器有初步的實驗結果，各連線埠輸出光的圓度都達到了0.9以上，光纖光柵的刻寫工作還在進一步聯繫中。（3）搭建了基於圓二色性光纖的光纖感測套用系統，初步實驗結果說明這種新型光纖在光纖感測領域有一定的套用前景。另一方面需要改善的檢測系統性能和數據處理技術的提高，由於時間和預算的問題，目前我們無法解決。 光纖中的偏振態控制無論是對於傳統干涉型光纖磁場/電流感測器，還是慢光干涉型感測器都是無法迴避的問題，是個非常根本的問題，因此在課題的執行過程中放棄了原計畫中對波導具體結構的理論最佳化研究，花了大量的時間和精力在圓二色性光纖的理論和工藝研究中。概括的講，本課題在圓二色性光纖領域取得的成果是國內領先的，國際上在該領域也沒有系統性的工作，相關的工作會在今後整理成論文
