基于光子晶体光纤的干涉型传感器设计开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1966年，高锟发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。

简单地说，只要解决好玻璃纯度和成分等问题，就能够利用玻璃制作光学纤维，从而高效传输信息。

这一设想提出之后，有人称之为匪夷所思，也有人对此大加褒扬。

2. 研究的基本内容和问题

本论文主要进行高灵敏度光子晶体光纤传感器的设计与传感特性研究，通过理论推导及数值分析计算出光子晶体光纤的有效折射率，并根据不同的结构设计和实验测量对传感器进行优化。

对具有游标效应的光子晶体光纤传感器进行仿真。

光在石英管前端面、石英管和光子晶体光纤熔接表面以及光子晶体光纤后端面发生三次反射。

3. 研究的方法与方案

自从光子晶体的概念被提出后，其光子带隙特性被广泛地应用到干涉型传感器，要想更好地利用光子晶体光纤来加强器件的性能，必须要知道光子晶体光纤传感器的折射率传感特性本文采用的主要研究方法为时域有限差分法，以分析光子晶体的传输效率。

时域有限差分法 (fdtd)最早是由k.s.yee于1966年提出。

是对偏微分波动方程的离散化求解，利用时间和空间将偏微分方程转化为差分方程，从而求解电磁波传播过程中的各个离散点的参量与时间的函数关系。

4. 研究创新点

[1]韩智天. 高灵敏度光纤干涉型传感器的应用研究[D].南京邮电大学,2019.[2]刘文.光子晶体光纤在分束器与传感器中的应用研究[D].天津理工大学,2016.[3]潘锐. 基于光子晶体光纤的干涉型传感器设计与传感特性研究[D].哈尔滨理工大学,2019.[4]石福权. 基于填充光子晶体光纤传感特性的研究[D].浙江师范大学,2018.[5]王建丰. 基于光子晶体光纤的干涉型传感器研究[D].南京邮电大学,2018.[6]王猛. 光子晶体光纤SPR气体传感机理及关键技术研究[D].中国矿业大学,2019.[7]吴剑军. 基于Sagnac干涉型光子晶体光纤传感器的研究[D].华中科技大学,2017.[8]赵舜. 单芯光子晶体光纤的应用研究[D].天津理工大学,2015.[9]周剑心. 光子晶体光纤传感器的理论及应用研究[D].武汉工程大学,2018.[10]沈娟. 基于马赫-曾德尔干涉的超紧凑光纤应变传感器研究[D].南京信息工程大学,2019.[11]马健，余海湖，熊家国，郑羽. 光子晶体光纤传感器研究进展[J].激光与光电子学进展 2017, 54(7): 70006.[12]林智参. 无条件稳定时域有限差分法综述[J].数字技术与应用,2018,36(07):228 230.[13] 赵舜. 单芯光子晶体光纤的应用研究[D]. 天津理工大学, 2015.[14] 刘文. 光子晶体光纤在分束器与传感器中的应用研究[D]. 天津理工大学, 2016.[15] 周浪. 基于纳米薄膜的模间干涉型光子晶体光纤甲烷传感器研究[D]. 重庆大学, 2016.[16] 石敏. 材料填充型光子晶体光纤传感特性研究[D]. 燕山大学, 2018.[17] 宋鹏. 基于开放式法布里—珀罗干涉仪的光纤传感器[D]. 大连理工大学, 2018.[18] 杨易. 基于游标效应的级联光纤法布里珀罗干涉仪增敏传感器[D]. 中国计量大学, 2018.

5. 研究计划与进展

2021.2 下达任务书2021.3 查阅相关资料，熟悉基本理论，完成英文翻译，完成开题报告2021.4 熟悉模拟计算工具，完成模拟计算，得出模拟结果2021.5 整理仿真结果，撰写毕业论文2021.6 答辩