摘要：簡要介紹了光子晶體光纖的基本結(jié)構(gòu)、 導(dǎo)光原理和主要特性。依據(jù)傳感機理將光子晶體光纖傳感器分為4類：吸收型光子晶體光纖傳感器、 熒光光子晶體光纖傳感器、 干涉型光子晶體光纖傳感器、 光子晶體光纖光柵傳感器，分別對其工作原理、 結(jié)構(gòu)、 特點和研究進(jìn)展進(jìn)行了討論。

0.引言

光纖傳感器具有靈敏度高、抗干擾、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、光路可彎曲、對被測介質(zhì)影響小、便于形成網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點, 有著廣泛的應(yīng)用前景。然而, 采用普通光纖作為敏感

元件的光纖傳感器存在一些難以克服的缺點， 如：耦合損耗較大、保偏特性差和存在交叉敏感問題等, 限制了光纖傳感器性能的進(jìn)一步提高。 20世紀(jì) 90年代中期[ 1], 研制出一種光子晶體光纖 ( Pho ton ic cry sta l fi ber , PCF)。這種光纖具有許多優(yōu)點 [ 2], 如: 無截止的單模特性、低損耗特性、靈活的色散特性、可控的非線性、極強的雙折射效應(yīng)以及可進(jìn)行微結(jié)構(gòu)設(shè)計改造等, 采用光子晶體光纖構(gòu)成的光纖傳感器有望解決這些問題。近年來, 光子晶體光纖傳感器受到各國研究人員的重視 [ 3- 5], 已經(jīng)有相關(guān)的研究報道。

1.光子晶體光纖簡介

光子晶體光纖 ( PCF), 也稱為微結(jié)構(gòu)光纖 (M i crostrut u re fi be r ) 或者多孔光纖 (H o ly fi ber)。根據(jù)其導(dǎo)光機制的不同， 一般可分為兩種: 一種是全內(nèi)反射 ( T I R) 型光子晶體光

纖; 另一種是光子帶隙 ( PBG ) 型光子晶體光纖。典型 TI R 型光子晶體光纖一般由石英材料構(gòu)成, 其纖芯是實心的, 而包層為多孔結(jié)構(gòu), 截面如圖 1 ( a) 所示。存在氣孔的目的是減小包層的有效折射率, 使纖芯折射率比包層的有效折射率高，從而把光子限制在纖芯中。這種光纖最主要的特點是具有無截止的單模特性，從近紫外到近紅外全波段可維持單模運行; 它還有良好的色散特性，并且零色散點可以通過調(diào)整空氣孔的直徑來進(jìn)行調(diào)節(jié)；它的模場面積可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活設(shè)計，通過對橫截面結(jié)構(gòu)設(shè)計，還可以得到高雙折射光纖。另外, 這種光纖還有彎曲損耗小、可控的非線性等其他的優(yōu)點。

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