實驗名稱：液晶填充的光子晶體光纖耦合器件及傳感特性

　　研究方向：將一種向列型液晶填入到PCF最內圈的一個空氣孔中制成一種PCF定向耦合結構，並且詳細研究了該結構透射光譜對外部電場的響應及其相應的電光開關和電光調制特性。

　　測試設備：高壓放大器、信號發生器、示波器、可調諧激光器、光電探測器等。

　　實驗過程：

　　圖1：（a）樣品透射光譜隨施加電壓增加的變化,（b）耦合峰波長與施加電壓的關系

　　實驗時首先在導電玻璃上施加一個頻率固定爲1000Hz的正弦電壓，並將這個正弦電壓的有效值從0逐步增加到130Vrms，樣品透射譜隨施加電壓增加的變化情況如圖1（a）所示，這裏選擇監測1365nm處耦合峰的變化情況並將這個峰記爲DipA，可以看到，在施加的電壓達到60Vrms之前，樣品的光譜基本不發生變化，當電壓從60Vrms增加到80Vrms時，這個耦合峰的波長位置向長波方向飄移到接近1400nm，並且在實驗中觀察到這個過程爲非線性的飄移，這歸因于液晶折射率發生了不規則的輕微變化。通常液晶分子具有一個阈值電壓用來克服表面錨定能和分子熱運動行爲，在施加的電壓低于這個阈值電壓時，PCF空氣孔中液晶分子的排列隨著施加電壓的增大不發生變化或者開始産生輕微的不規則偏轉，進而導致液晶折射率發生輕微的變化，最終反映到器件的光譜從最開始的沒有變化到發生輕微的非線性飄移。

　　從圖1（a）可以看到，通過施加不同有效值的正弦電壓，可以控制液體填充的PCF中某個特定波長光的透過率，在施加合適的電壓值並且器件耦合峰的深度足夠時，甚至可以實現光的開啓與完全關斷，同時在實驗中發現當電壓施加到器件上時，樣品透射光譜的變化沒有明顯延時，這使得本文所提出的器件可以用作一個全光纖的快速電光開關。

　　實驗結果：

　　下面对器件的电光开关特性进行实验研究，实验中需要使用一台可调谐激光器输出单波长激光，利用单模光纤将激光器输出的光引入到液晶填充的PCF中，从PCF输出的光通过另一段单模光纤输入到一个光电探测器，光电探测器的输出端连接到一个示波器上。光电探测器接收样品输出的光并将光信号转化为电信号后在示波器上显示，实验中通过监测示波器中的波形研究器件的开关响应特性。仍旧使用上文中的信号发生器和高壓放大器将电信号施加到ITO玻璃上对PCF样品进行电调制。首先使用可调谐激光器输出1550nm的单波长光，并测试在该波长光输入情况下本器件实现全光纤电光开关的最佳正弦电压大小和频率。接下来在信号发生器中使用频率为1kHz的不同电压有效值的正弦信号作为载波，并使用周期为0.4ms的方波信号作为调制波对载波进行振幅调制，调制深度为100%，这样实验中可获得一个间断的正弦电压信号从信号发生器输出，在经过高壓放大器的放大后施加到ITO导电玻璃上，从而形成间断的空间电场作用到液晶填充的PCF上。

　　圖2：（a）不同電壓信號有效值和（b）不同電壓信號頻率下器件的開關響應

　　實驗中施加到導電玻璃上的電壓信號示意圖和不同電壓有效值下的器件開關響應如圖2（a）所示，可以看出對于波長爲1550nm的輸入光，電壓有效值在110Vrms時器件的開關比最好。隨後研究電信號頻率對器件開關特性的影響，在固定載波電壓信號的有效值爲110Vrms情況下，改變電壓信號的頻率（f）進行測試，同樣使用周期爲0.4ms的方波調制信號對其進行振幅調制，調制深度也爲100%，這樣獲得一個間斷的電壓信號作用到ITO導電玻璃上，測試電壓信號不同頻率下器件的開關性能，圖2（b）顯示了所施加的電壓信號示意圖以及不同電壓信號頻率下器件的開關響應結果，從圖中可以看到在1kHz時開關的效率最高。綜上所述，對于所提出的器件，在輸入光波長爲1550nm時，使用有效值爲110Vrms且頻率爲1kHz的電壓信號可使器件獲得最好的開關效果。

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