錐形光纖的傳輸特性及其在光纖探針中的應(yīng)用.pdf

1、由于存在衍射極限，傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡的分辨率受到了限制。新型的近場掃描光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn)使人們的視野尺度由入射波長的一半擴展到波長的幾十分之一，即納米尺度。在近場光學(xué)顯微鏡中，細小的錐形光纖探針取代了傳統(tǒng)光學(xué)中的鏡頭。所以研究錐形光纖的傳輸特性及其耦合效率在光纖探針的實際應(yīng)用中起到不可磨滅的作用。當我們研制在各種環(huán)境下應(yīng)用的錐形光纖時，要從錐形的形狀來研究它的耦合效率，這樣我們就可以很容易的解決諸如此類的問題：“如何更為有效的加工錐形光纖”

2、和“什么形狀的錐形光纖是我們所需要的”。
　　本文首先從基本理論來分析光纖的電磁場分布以及它的傳輸性能，文中利用波動光學(xué)和幾何光學(xué)兩種基本方法來分析光波在光纖中的傳播特性。從波動光學(xué)的基本方程麥克斯韋方程出發(fā)得到光波模式的分布，再綜合幾何光學(xué)來分析光在光線中的傳播特性，并對光纖中的模式及其基本性質(zhì)進行初步的討論。然后簡要的介紹了錐形光纖的制作和錐形光纖的結(jié)構(gòu)特性，接著從兩種不同的角度：當光從小端入射大端出射和當光從大端入射小端出射

3、，來分析錐形光纖的傳輸特性，同時通過棱鏡展開法從入射孔徑角和出光發(fā)散角討論了錐形光纖的傳輸特性并推導(dǎo)出兩者之間的關(guān)系。在當今所應(yīng)用的各種光纖除了要考慮它們的傳光特性之外，器件與光纖應(yīng)該具有高效的耦合效率也是非常重要。錐形由于其特殊的結(jié)構(gòu)使其有較高的耦合效率，故在實踐中常常使用錐形光纖進行耦合。本文利用了模式耦合理論來計算錐形光纖的耦合效率，通過采用ZEMAX光學(xué)仿真軟件對錐形光纖的耦合效率和傳輸效率進行仿真，本文從錐形的錐端半徑和錐長兩

4、種不同的角度，通過軟件仿真得出錐形光纖的耦合效率。通過ZEMAX仿真我們還可以得出不同錐端半徑的錐形光纖出光口的周圍能量分布。由于球端面光纖的數(shù)值孔徑角得到了較大的提高，從而耦合效率也得到顯著的提高。本文還將錐形光纖和球端面光纖兩者結(jié)合起來，使其既具有高耦合效率又有強聚光性。最后介紹了光纖彎曲對光線在光纖中傳輸?shù)挠绊憽?br>　　經(jīng)過ZEMAX軟件仿真和數(shù)值模擬得出當光光從尖端入射大端出射時，錐形光纖的耦合效率大大的升高，達到70％；當