1. 研究目的与意义
光纤在光学行业里主要用作传播光和传播图像。它的形状为圆柱形。光纤是光导纤维的简称。光导纤维的结构和材料决定了光纤的传输特性[1]。光在光纤中的传播原理主要是利用了光的全反射效应。光纤主要由纤芯、包层和涂覆层组成，纤芯和包层是两层同圆心的两层圆柱状媒介，纤芯在最里层，包层在外层， 包层的折射率比纤芯的折射率小。当满足一定条件时，光波在纤芯种就可以以全反射的形式向前传播。实际应用中，光纤的包层外还有一层涂覆层。涂覆层是用来保护光纤，减少光纤受到外部因素的影响。真正影响光波传输的是纤芯和包层。面对各种特殊的应用场合，有些光纤还会有更加复杂更加特殊的结构[1]。
2017年5月，著名光通信市场研究机构ElectroniCast Consultants发布了最新全球光纤传感器市场十年(2016～2026年)预测报告[2]。报告称2016年全球 光纤传感器市场消费值达33.8亿美元，2016年这一数值将达到59.8亿美元。未来，中国将是光纤传感器应用的主力市场。与传统的电学传感器相比，光纤传 感器具有灵敏度高、响应快、体积小、成本低、抗电磁干扰等诸多优点。种类繁多的高性能光纤传感器己广泛应用于生物医疗、石油化工、航空航天、土木基建和国防军事等领域[3]-[4]。
传感器的种类各种各样，各有各的独特优势，与传统的传感器相比，光纤传感器拥有以下几个独特优势：1、避免电磁干扰对传感器的影响 2、耦合效率高 3、结构紧凑，占用体积小 4、可测的物理量种类多 5、制作过程简单 6、高灵敏度 7、制作成本低廉，尤其通过特殊的熔 接方式或者对光纤进行特殊的处理使模式干涉仪在单模光纤中实现[5-12]。
2. 研究内容与预期目标
本课题为基于微结构光纤传感器的设计。基于光束干涉原理，提出S锥型结构的光纤M-Z干涉仪.
一、分析S锥型微结构光纤的干涉谱透射谱特性并进行分析；
二、分析S锥型微结构光纤不同结构情况下的干涉谱透射谱特并分析；
3. 研究方法与步骤
随着科技技术的不断进步与发展，目前可用于光学仿真有很多种类，例如Matlab、Lumerical FDTD、Comsol、Code V、LightTools、Zmax、OSLO、LENSVIEW、Rsoft等等。在本课题中，我们主要以Rsoft为主，对所设计的结构进行相关几个参数的仿真模拟，并在此基础上进行相关的优化改变。
Rsoft软件是美国一家世界著名的仿真软件开发商Rosft设计集团公司所做，同时也是光通信模拟设计的主要软件之一。该公司提供了一系列涵盖器件、系统到网络层模拟设计软件服务，此系列世界上仅此他们一家，该产品广泛利用在光器件、光通信系统、宽带网中的城域网、长距离传 输设备及接入设备的设计与开发中。
BeamPROP、FullWAVE、BandSOLVE、DiffractMOD、 GratingMOD、LaserMOD六个设计程序是Rosft软件的主要功能。在本课题中，使用Rsoft软件的BeamPROP模块对S锥型光纤的各项传输性能进行模拟实现。BeamPROP方法是目前光波导器件中分析、模拟光波传输应用最广泛的数值计算方法之一，具有数学运算简单，直观以及精确度较高的优点。
4. 参考文献
[1] 廖延彪. 光纤光学[M]. 北京: 清华大学出版社,2000，19-23页
[2] Consultants E C. Fiber Optic Sensors Global Market Forecast and Analysis[R/OL].2017.https://www.mcssl.com/store/electronicastconsultants/fiber-optic-group/fiber-optic-sensors-global-maket-forecast-and-analysis-2016-2026.
[3] 廖延彪，黎敏，张敏，等．光纤传感技术与应用[M]．北京：清华大学出版社，2009． 17-18页
5. 工作计划
2022.2 下达任务书
2022.3 查阅相关资料，熟悉基本理论，完成英文翻译，完成开题报告
2022.4 学习数值计算方法，完成传感器制备
