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用于液体传感的氮化钛涂层PCF-SPR传感器设计
摘要： 本文提出了一种氮化钛（TiN）包覆的高灵敏度PCF-SPR传感器设计方案并进行数值分析。钛在可见光和红外波段具有优异的等离激元特性，且损耗低、抗腐蚀性强。通过理论分析，我们研究了限制损耗、波长灵敏度和振幅灵敏度与工作波长、TiN层厚度、通道宽度及待测液体折射率之间的依赖关系。该PCF-SPR传感器设计在1.385-1.40折射率范围内分别实现了约10,000 nm/RIU的高波长灵敏度和约2.0×10??的折射率分辨率。尽管该设计振幅灵敏度较低，但该传感器适用于检测低浓度化学物质和生化分析物，在芯片实验室PCF-SPR传感探针设备中具有重要应用价值。
关键词： 灵敏度、PCF（光子晶体光纤）、表面等离子体共振
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于TCF-PCF-TCF结构新型马赫-曾德尔模式干涉仪的高灵敏度应变传感器
摘要： 我们通过将两段细芯光纤（TCF）与一段光子晶体光纤（PCF）熔接在两根单模光纤（SMF）之间，研制出一种基于新型光子晶体光纤干涉仪的高灵敏度应变传感器。该马赫-曾德尔干涉仪（MZI）在空气中展现出高达21分贝的优异条纹可见度。特别地，其测量范围达到4毫应变，应变灵敏度为-1.89皮米/微应变。研究发现该MZI的应变灵敏度对PCF长度具有弱依赖性：当PCF长度为25毫米、30毫米和35毫米时，在约1590纳米波长处测得的灵敏度分别为-1.83皮米/微应变、-1.85皮米/微应变和-1.77皮米/微应变。此外还研究了该传感器的温度特性。该传感器具有制备工艺简单、成本低廉、结构紧凑以及大应变测量范围等优势。
关键词： 应变传感器，马赫-曾德尔干涉仪（MZI），光子晶体光纤（PCF），细芯光纤（TCF）
更新于2025-09-23 15:23:52
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光子晶体光纤（PCF）在不同传感器中的应用综述
摘要： 在这项工作中，我们展示了将光子晶体光纤（PCF）应用于传感器领域的最新研究成果。我们选取了此前发表在光学、生物及化学传感器领域科学期刊上的现代文献集，通过对比这些文献所呈现的研究结果，旨在获得目前已发表的PCF在光学、生物和化学传感器应用中的最优成果。
关键词： PCF、传感器、折射率传感器、光子晶体光纤、气体传感器
更新于2025-09-23 15:23:52
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快速分析：使用便携式空芯光子晶体耦合拉曼光谱仪进行天然气分析
摘要： 天然气田和输送管道的低可达性要求配备便携式在线天然气成分分析仪，该仪器需确保接近色谱级的精度，并能对包括红外非活性气体（氢气、氧气、氮气、氯气）在内的多种气体进行原位分析。我们开发了一种快速气体分析方法，该方法使用与空芯晶体光子纤维刚性连接的便携式532纳米拉曼光谱仪，完全满足天然气及其衍生混合物的分析要求。
关键词： 空心光子晶体光纤，HC-PCF，拉曼光谱法，气相色谱法，天然气，校准气体混合物
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于氧化石墨烯涂覆光子晶体纤维的温度和湿度传感器
摘要： 本文提出并演示了一种基于涂覆氧化石墨烯(GO)并与两个球形结构级联的光子晶体光纤(PCF)的温度和湿度传感器。该传感器原理基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)，其干涉光谱对温度和湿度的变化敏感。由于GO的亲水特性，光纤表面的折射率(RI)会随湿度变化显著改变。因此，沉积在PCF表面的GO薄膜可提升传感器的湿度灵敏度。实验结果表明：在10°C至70°C范围内，温度灵敏度分别为0.063 nm/°C和0.086 nm/°C；在30%至70%相对湿度范围内，湿度灵敏度分别为0.128 nm/%RH和0.159 nm/%RH。此外，该传感器还具有成本低、结构简单和高灵敏度等优势。
关键词： 光子晶体光纤（PCF）、氧化石墨烯（GO）、光纤传感器、湿度、温度
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用光纤组件组合谐波激光束以实现折射率补偿双色干涉测量
摘要： 实现多波长干涉测量需要不同波长的多束光具有完美的空间重叠，而利用光纤进行合束似乎是达成这一目标的有趣方法。我们研究了三种不同类型的光纤组件：多模波分复用器（MM-WDM）、单模波分复用器（SM-WDM）以及无限单模保偏光子晶体光纤（PM-PCF）。这三种组件都有望实现相隔一个倍频程（即基频光与谐波光）的激光束完美空间重叠。我们针对这些组件对偏振态、波前和相干性的影响开展了实验研究，这些特性对高精度干涉测量至关重要。作为测试系统，我们选用了1064纳米和532纳米的Nd:YAG激光器基频光与二次谐波光——这是双色干涉测量中用于本征折射率补偿的常用系统。实验结果表明PM-PCF在此具有挑战性的应用中展现出潜力。
关键词： 光束特性、双色干涉测量、波分复用（WDM）、光子晶体光纤（PCF）
更新于2025-09-16 10:30:52
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AIP会议论文集 [美国物理联合会出版 第二届材料科学、智能结构及应用国际会议：ICMSS-2019 - 印度埃罗德（2019年11月21-22日）] 第二届材料科学、智能结构及应用国际会议：ICMSS-2019 - 采用八边形光子晶体光纤进行分析物液体传感
摘要： 本文提出采用八边形光子晶体光纤（O-PCF）研究液体类型在传感领域的应用。利用COMSOL Multiphysics 5.1软件的全矢量有限元法（FV-FEM）对所设计的O-PCF传输特性进行了数值研究。通过改变包层空气孔直径、纤芯间距等几何参数，可在特定波长范围内调控限制损耗、相对灵敏度和非线性系数。该O-PCF结构包含包层三层空气孔环和纤芯区域两层圆形空气孔环。数值模拟表明：在保持纤芯间距不变的情况下，增大包层空气孔直径可获得最高灵敏度；同时随着包层空气孔直径增加及空气孔环数量增多，限制损耗显著降低。此外，有效面积和非线性系数均受各空气孔直径及所用化学材料类型的影响。该模型表明该光纤不仅在传感应用中具有高效性，在非线性光学应用中也具有显著特性。
关键词： 化学传感器、非线性系数、O-PCF、灵敏度、限制损耗
更新于2025-09-12 10:27:22
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非对称几何结构对折射率导引型光子晶体光纤双折射的影响
摘要： 我们采用有限元法，数值研究了非对称几何结构对折射率导引型光子晶体光纤（IG-PCF）双折射特性的影响。通过修改文献报道的具有芯区人工缺陷的高双折射（HB）PCF结构来破坏其对称性，提出的结构改进方案包括：包层采用椭圆形空气孔、压缩空气孔晶格、旋转椭圆形空气孔以及水平偏移空气孔。研究发现，由于作用机制不同，双折射特性对各类结构改动的敏感度存在差异。在1550nm波长下，当矩形芯区长边方向设置大半轴的椭圆形空气孔时，可获得最优双折射值0.0328。此外对于非对称芯形结构的HB-PCF，限制双折射进一步提升的结构因素在于：持续增强的不对称性会导致多芯传输现象。本研究不仅提出了HB-PCF的最优设计方案，也为揭示几何双折射的本质提供了参考依据。
关键词： 结构各向异性、高双折射、保偏光纤、光子晶体光纤（PCF）、几何双折射
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于超高负色散和非线性的单模光子晶体光纤：设计与分析
摘要： 本文提出了一种具有大负色散系数和高非线性的保偏单模方形光子晶体光纤。该设计方案对1340-1640纳米波长范围内-1052.60至-2421.90 ps/(nm·km)的色散补偿极具吸引力。通过采用完美匹配层边界条件的有限元法研究了其导波特性，仿真结果表明：在1550纳米波长处可实现-2015.30 ps/(nm·km)的大负色散系数和3.41×10?1 dB/m的低限制损耗。该光纤在同一波长下还展现出99.73 W?1·km?1的高非线性系数。此外，V参数确保了目标波段内光纤的单模传输特性。通过模拟±2%的结构直径偏差验证了实际可行性，并分析了有效模场面积。综合研究表明，该光纤将成为高速传输系统中宽带色散补偿、非线性光学及传感应用的理想候选器件。
关键词： 单模光纤、超高负色散、非线性系数、限制损耗、有效面积、色散补偿S-PCF
更新于2025-09-04 15:30:14
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结构各向异性在高双折射指数引导光子晶体光纤几何双折射中的作用：惯性矩分析
摘要： 我们研究了结构各向异性对四种典型高双折射（HB）折射率导引型光子晶体光纤（PCFs）几何双折射的影响，这些光纤具有相同的空气-石英结构，但空气孔分别呈圆形、椭圆形和矩形。通过采用PCF结构在x和y方向惯性矩差值ΔI的归一化量来定量描述结构各向异性。研究表明，在不同PCF结构情况下，当归一化ΔI增大时，相位双折射B呈单调递增趋势。为获得高双折射B，优化结构参数以增大归一化ΔI可成为有效方法。本研究不仅能为揭示几何双折射本质及提出高双折射IG-PCFs的优化设计提供参考，也能为引入不同于有限元法的研究手段探索PCFs带来启示。
关键词： 光子晶体光纤（PCF）、偏振保持、结构各向异性、几何双折射、双折射、惯性矩
更新于2025-09-04 15:30:14