[实用新型]光子晶体光纤结构及光纤传感器

说明书

本实用新型公开了光子晶体光纤结构及光纤传感器，涉及光纤领域，光子晶体光纤结构包括光纤基体、纤芯和两层增强层，光纤基体为D型结构，纤芯为椭圆结构，两层增强层位于纤芯短轴的两侧；光纤传感器包括上述光子晶体光纤结构；通过D型几何结构的光纤基体、椭圆结构的纤芯和空气孔的设计，在纤芯材料的选用上使用了高热光系数及高弹光系数的聚碳酸酯作为纤芯，使用介电常数各向异性、力学性能的各向异性且具有光增强作用使得纤芯传输光的过程中提高传感器双折射率的黑磷作为近纤芯区域的填充材料，在测量精度与抗干扰性上有极大的提升；在不同温度条件下压力灵敏度、在不同压力条件下温度灵敏度保持不变，可以做到温度与压力的独立测量。

技术领域

本实用新型涉及光纤领域，尤其涉及光子晶体光纤结构及光纤传感器。

背景技术

光子器件具有传输速率快、损耗小、容量大、抗干扰能力强等显著优势，相比于电子器件，更符合高效率、器件集成化和小型化的发展趋势。但光子的可控性相比电子的更弱，使全光器件的发展受到限制。光子晶体的出现和发展将突破此局限：作为一种新型材料，它能有效控制光波传输，为各种光子集成器件提供了物质基础，在光传感和光通信领域具有巨大潜力，现有的传感器还存在的问题是无法解决压力和温度同时测量。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题设计了光子晶体光纤结构及传感器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

光子晶体光纤结构，包括光纤基体、纤芯和两层用于提高双折射率的增强层，光纤基体为D型结构，纤芯为椭圆结构，两层增强层分别位于纤芯短轴的两侧，增强层的介电常数和力学属性均为各向异性，增强层具有光增强作用，光纤基体上布设有一层第一空气层和多层第二空气层，第一空气层包裹在纤芯和增强层四周，第二空气层位于第一空气层外侧。

光纤传感器，包括上述的光子晶体光纤结构。

本实用新型的有益效果在于：通过D型光纤结构、椭圆纤芯结构、第一空气孔、第二空气孔和第三空气孔的空间排列设计在光纤内部将构成不对称结构，将极大地提升灵敏度；在材料的选用上使用了高热光系数及高弹光系数的聚碳酸酯作为纤芯，使用介电常数各向异性、力学性能的各向异性且具有光增强作用使得纤芯传输光的过程中提高传感器双折射率的黑磷作为近纤芯区域的填充材料，在测量精度与抗干扰性上有极大的提升；在不同温度条件下压力灵敏度、在不同压力条件下温度灵敏度保持不变，可以做到温度与压力的独立测量。

附图说明

图1是本实用新型光子晶体光纤结构的截面结构示意图；

图2是本实用新型光子晶体光纤结构中近纤芯部分的结构示意图；

图3是本实用新型光子晶体光纤结构在comsol软件模拟的X方向偏振光模式的折射率模拟图；

图4是本实用新型光子晶体光纤结构在comsol软件模拟的Y方向偏振光模式的折射率模拟图；

图5是黑磷厚度为1nm时光纤传感器在850nm、1310nm、1550nm三个光学窗口波段下的温度与双折射变化关系图；

图6是黑磷厚度为2nm时光纤传感器在850nm、1310nm、1550nm三个光学窗口波段下的温度与双折射变化关系图；

图7是黑磷厚度为3nm时光纤传感器在850nm、1310nm、1550nm三个光学窗口波段下的温度与双折射变化关系图；

图8是黑磷厚度在1nm、2nm、3nm、无黑磷时在波长为1550nm的光学窗口下传感器的温度与双折射变化关系图；

图9是黑磷层宽度在2um、3um、4um、5um、6um时传感器在波长为1550nm 波长的光学窗口下双折射变化关系图；