1. 研究目的与意义
1.研究背景 光子晶体光纤又被称为微结构光纤，近年来引起广泛关注，它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在低折射率的光纤芯区传播。与传统的光纤传感相比，克服了耦合损耗较大、保偏特性差和存在交叉敏感问题等问题。
2.研究目的 光子晶体光纤传感器具有精度高、耐腐蚀强、抗电磁干扰等优势，易于多分复用，可测量应变、温度、压力加速度和折射率等物理参量。随着煤、石油、天然气的大量开采和使用，大气污染问题日益突出，有害气体通过和空气中的水蒸气或其他物质进行反应产生酸雨、烟雾、等许多对地球上的生命有害的物质，因此快速、实时监测大气中污染气体和成分和浓度对于治理环境污染、保护生态环境和人体健康都具有重大意义。
3.研究意义 光子晶体光纤具有新颖的结构和独特的光学特性，随着光纤制造技术的不断发展，光子晶体光纤的特性会不断地在传感技术中得到开发、应用。光子晶体光纤传感器今后的发展重点将是网络化、集成化、全光纤化以及新传感机理和方案的探索。
2. 研究内容与预期目标
1.研究内容①单芯光子晶体光纤温度传感特性研究采用纤芯为纯石英，包层按照正六边形排列。在PCF中心空气孔中填充高折射率温度系数的液体（乙醇）材料，其折射率小于石英光纤的折射率，填充后仍属于全内反射型导光机制。当在某个波长处纤芯内的模式的有效折射率与填充孔内的模式的有效折射率十分接近时，两个模式会发生谐振耦合。当改变温度时，光纤中各模式的有效折射率将会发生改变，这将导致谐振耦合区域的中心波长发生变化，这样就可以通过测量这种结构中的某两个模式的谐振中心波长的位置来实现温度传感。 ②双芯光子晶体光纤温度传感特性研究采用包层为六角形结构的双芯光子晶体光纤。在两个椭圆纤芯中填充高折射率的混合热敏液体，我们将一种高折射率的液体与一种低折射率的液体混合，以得到我们所希望的折射率的值。查表可知，参考温度为20℃时，甲苯的折射率n=1.47478，乙醇的折射率n=1.36048.为了便于计算，将上述两种液体混合后，等效折射率的值由两种液体折射率会线性叠加。所以我们需要改变加入的甲苯、乙醇比例。研究温度对填充PCF的有效折射率、双折射、耦合长度以及限制损耗的影响，参量对温度比较敏感，且PCF双折射率达到10-sup3;数量级。
2.预期目标针对光子晶体光纤的特殊结构的复杂性，利用时域有限差分法对光子晶体光纤温度传感特性进行分析，对填充有高温度系数的液体的空芯和双芯光子晶体光纤的有效折射率随温度、入射波长和占空比的变化进行理论模拟，间接找到光纤结构和入射波长对光子晶体光纤用于温度传感时的影响。
3. 研究方法与步骤
1、查找文献，了解本课题在国内外研究的现状2、研读文献，了解光子晶体光纤基础理论3、利用时域有限差分法对设计的光子晶体光纤进行模拟，并分析其特性4、整理数据 时域有限差分法 时域有限差分法直接离散时域波动方程，不需要任何形式的导出方程，故不会因为数学模型而限制其应用范围。
它的差分格式中包含有介质的参量，只须赋予各网格相应的参量，就能模拟各种复杂的结构，这是时域有限差分法的一个突出优点。
另外，由于时域有限差分法采用步进法进行计算，故能很容易地实现各种复杂时域宽带信号的模拟，而且可以非常方便地获得空间某一点的时域信号波形。
4. 参考文献
[1] 张丽. 光子晶体光纤传感器的传感特性研究[D]. 天津理工大学, 2014. [2] 王哲. 光子晶体光纤传感特性研究[D]. 北京工业大学, 2012.[3] 李学金, 于永芹, 洪学明,等. 基于液体填充的光子晶体光纤温度传感特性分析[J]. 中国激光, 2009, 36(5):1140-1144. [4] 王伟, 李新科, 葛勇,等. 双芯光子晶体光纤温度传感特性的研究[J]. 光通信技术, 2014(3). [5]钱立亮，张帅等，材料填充微结构光纤光栅传感特性研究，光电子技术，2011（9）[6]王若琪.基于液体填充的光子晶体光纤微结构设计[D].天津：天津大学，2011[7] 徐志成, 张跃进. 选择性填充的光子晶体光纤传感特性研究[J]. 光通信技术, 2014, 38(7).[8] 伍铁生. 液体填充的光子晶体光纤的传感特性研究[D]. 北京工业大学, 2012.[9] 丁文慧. 光子晶体光纤传感技术的研究[D]. 北京理工大学, 2015.[10]李涛，戴玉堂等，一种新型微结构高灵敏度光纤温度传感器，光电子.激光，2012（4）
5. 工作计划
2022.3下达任务书，查阅相关资料（1周），熟悉基本理论（1周），完成英文翻译（1周） 2022.4确定具体研究方法和研究内容（1周），熟悉模拟计算工具（1周），完成模拟计算（1周），得出模拟结果（1周） 2022.5撰写毕业论文（2周），修改（2周） 2022.6答辩（1周）
