项目名称: 基于表面等离子体共振的石英基金属填充光子晶体光纤的设计、制备及性能研究

项目编号: No.61475134

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 李曙光

作者单位: 燕山大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 激光与金属或电介质微纳结构相互作用研究是光电子学领域的核心科学问题之一,金属填充光子晶体光纤(MPCF)集表面等离子体效应和光子晶体光纤灵活的结构设计于一体,为该问题的研究提供了新的载体和突破点。本项目基于光波导和表面等离子体理论,模拟并设计具有优异性能的石英基MPCF;解决MPCF制备过程中高温加热导致石英结晶的问题,揭示制备过程中温度、气压和时间等关键参数与光纤结构参数之间的关系,实验制备石英基MPCF;测试MPCF的损耗、偏振、非线性、模式耦合和滤波特性,理论与实验相结合揭示MPCF中表面等离子体共振的产生机理及其对光纤特性的影响。MPCF的研制可以极大地提升光子晶体光纤的品质并扩展其应用范围,基于MPCF的偏振滤波器和传感器有望成为特种光纤领域的下一个研究热点。由于MPCF可将光载信号直接传递给沿光纤轴向分布的具有良好导电性的金属,利用它有望解决亚波长量级的光电子互联问题。

中文关键词: 光子晶体光纤;表面等离子体共振;光纤传感;偏振滤波器;非线性

英文摘要: Laser interaction with micro-nano structures in metal or dielectric is one of the core scientific problems in the field of optoelectronics. Metal-filled photonic crystal fiber (MPCF) has the property of flexible structure design and the surface plasmon resonance effect. MPCF provides a new carrier and breakthrough for this problem. In this project, the silica MPCF has been simulated and designed based on the theory of optical waveguide and the surface plasma. Because of high temperature heating, the problem of silica crystallization will appear in the MPCF fabrication process, and this problem will be solved. The relationship between the structure parameters of MPCF and the key fabrication parameters such as temperature, pressure and time will be revealed. Silica MPCF containing metal wire or metal film can be prepared by reasonable filling or coating method. The characteristics of MPCF, such as loss, polarization, nonlinear, coupling and filtering, will be tested in this project. The mechanism and characteristics of surface plasmon resonance in the MPCF will be revealed by the combination of theory and experiment results. Developing of MPCF can greatly promote the quality of the photonic crystal fiber and extend its application scope. The polarization filter and sensor based on MPCF are expected to become the next research hotspot in the field of special optical fiber. Because there are metal wires with size of micron or nanometer along the MPCF's axial, optical carrier signal can be directly transmitted to metal by MPCF. Due to the special structure, MPCF could be used to solve the problem of photoelectron interconnection in the scale of subwavelength.

英文关键词: photonic crystal fiber;surface plasmon resonance;optical fiber sensing;polarization filter;nonlinearity

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