Temperature Sensitivity of a Two-Mode Photonic
Crystal Fiber Interferometric Sensor——翻译窗体顶端
双孔光子晶体光纤光学温度传感器
摘要：双孔光子晶体光纤光学温度传感器的理论和实验探究。相比之下，传统的椭圆芯遥感光纤传感器，光子晶体光纤光学温度传感器对波长的运动有着非单调的依赖，波长是0.083，0.147，0.136下雪的英文弧度烩牛肉/米，速度分别为543，975和1310 纳米。
关键词，光纤传感器，光子晶体光纤（PCF），对温度的敏感性，双孔（TM）纤维。
一简介
ţ双孔光纤传感器已经在光纤感应和光纤设备上又很多应用了。应变和温度传感器[1]，声光频率开关[2]可调谐滤波器[3]，以及一个外接式多路(复用)器[4]已经在传统的圆形和椭圆芯遥感光纤上得以展示。近年来，已有越来越多的人对光子晶体光纤（PCF）感兴趣，光子晶体光纤（PCF）由一个被中心为气孔的周期性晶格包围的硅芯组成。由于制造过程的高度灵活性，PCF可以实现双折射，其幅度高于传统的高幅双折射（ＨＢ）纤维。高幅双折射光子晶
体光纤（HB PCFs）根据不同的气孔直径沿着两个正交的轴 [5] [6]，或沿不对称的中心[7]制造。最近，我们发现有适当的结构参数的高幅双折射光子晶体光纤（HB PCFs）支持双孔，例如低压和低压LP even，从500到2000纳米范围[8] [9]。模型的强度模式和偏振主轴的明确界定，不沿光纤长度或环境干扰而有不同。这些特性再加上光子晶体光纤的独特特性是实现在长距离的波长下也能稳定运行的遥感传感器的理想条件。有着不同结构参数的遥感传感器已经被运用于调谐传感光纤梳状过滤器[10]和用于流体静力学压力和应变测量的测偏振感应器[11]。
2006年5月30日收到手稿，2006三水荷花世界年8月4日修订。这项工作由中国香港特别行政区的研究资助委员会下PolyU聚尿苷酸5176/05E项目.资助。
作者：Hung Hom, Kowloon, Hong Kong香港九龙红磡香港理工大学机电工程学院，（邮箱：eejju@polyu.edu.hk）。
数字对象标识符10.1109/LPT.2006.883889
图1。 （一）高幅双折射光子晶体光纤的SEM照片（二）远场强度分布（
1310 nm的遥感传感器的输出）。
图2。实验装置。
二、温度敏感性的测量
高幅双折射光子晶体光纤在这工作的使用（图1）和[9]是相同的，由光子学制造。光纤的参数由扫描电子显微镜决定，如下：节距米，小孔的直径米，大孔的直径米。 这种光子晶体纤维并购公司PCF原先测试是用来支持二维模型，例如从650 nm到1.3米大小的低压和LP。在目前的工作中，我们发现遥感范围可以延伸到更短的波长543纳米。在波长为1550纳米时，高幅双折射光子晶体光纤只支持只有两个或正交偏振的基本模式。用于测量一定的温度敏感性的实验装置如图 2。偏光镜被放置在输入处，允许发起一个线性极到光子晶体纤维的其中一个偏振轴。
光子晶体光纤（1.8米）的一段放在烤箱内加热。一个去掉透镜的红外线相机被放置在输出口用于监测远场强度分布。图1（b）显示了当这两孔由于放置在输出口的弯管，靠近相同的距离，其中一个远场强度分布的记录。遥感传感器的输出就是某一个圆形的平均强度，例如如图１（b）所示的矩形区域。
两个极化都进行了测量。图3显示因为烤箱的温度，遥感传感器的输出强度（极化）。一个完整的周期，相应的强度变化与LP01到LP11之间的2π的变化相对应。
温度敏感性，即双孔的每单位长度光纤的不同阶段的变化率的公式是
L是烤箱内的光纤长度。计算出的温度敏感性在表格1双飞是什么中列出。从表格1中可看出，高幅双折射光子晶体光纤的温度敏感度和x-和y-极化稍有不同。比起传统的椭圆芯遥感光纤[1]，值基本上较小。
三、温度敏感性理论
温度敏感性可写为
其中是LP01和LP11之间的持久变量。由于光子晶体纤维是由单一材料做的，纤芯和包层的热膨胀系数α和和热光系数k应该是相同的，分别表示为
其中王维少年行n是光子晶体纤维材料的这指数。 熔化的硅来说，热膨胀系数和和热光系数分别是
通过应用超级细胞的方法[12]，我们可以计算出在不同温度下两种模式的传播常数。虽然温度引起的横截面的变化直观来看很小模拟结果显示如图，
图4说明，其影响力作用于传播常数也应该考虑进去。
然而，在这两种情况下，在温度的线性变化中发现的不同的传播常数差传播常数随温度的线性，可以通过计算曲线的坡度，很方便地用于估算（2）的第一部分
图5显示了理论上计算出的温度灵敏度为波长的函数。不同的是椭圆形核心遥感
纤维[1]，其温度敏感性有单一的波长依赖性，遥感光纤晶体纤维的敏感度呈现负相关，和波长呈抛物线关系。理论敏感度和实验计算出的趋势相同。测量和计算值之间的差异可归结为理想化的纤维结构和残余的热压力在理论模型中没有考虑进去。真正的光子晶体纤维PCF具有非圆形的孔和不统一的孔的分布（图1），这将导致理想模型和实验结果的存在差异。这种光子晶体纤维的不对称属性，意味着热应力在纤维管道间是不统一的，这就很难定量它在光子晶体纤维的理论模型的实际作用。
为了了解温度敏感性在波长运动的非单调的依赖必须进行进一步的探究。首先，模拟表明，整个的温度敏感性受热光影响，这至少是一个量级等级高于纤维伸长度和横向交叉度的影响。因此，我们忽视了后两个因素，而把注意力集中在热光效应对传播常数的影响。现在这敏感度可写为
用替代（4），和分别是LP01孔和LP11孔的有效系数。那么温度敏感度可写为
和分别是LP01孔和LP11孔的有效系数的变化速率，与图6展示的硅的折射率对应。LP01孔与波长运动呈线性关系
地方和甚至是LP和LP的有效指数的变化率相对于模式。然而，当波长接近剪短的波长时，LP11孔与波长运动呈抛物线状关系。因此，和的差别。以及整个温度敏感性由（5）决定，对波长有非单调依赖。这和理论以及图5展示的实验结果一致。
四。 结论
测量好一个遥感传感器的温度敏感性后，结果表明它在波长运动上的非单调依赖性。我们提出的非单调波长的反应的理论分析。该敏感性与实验测量所得的趋势一致结果。在这封
信中提到的遥感高幅双折射光子晶体光纤的独特温度敏感性和
[9]中展示的应变敏感性可用于执行温度不敏感的应变测量[13]。
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