基于耦合模理論的光纖LP21模式的扭轉(zhuǎn)與彎曲特性研究.pdf

1、光纖在通信領(lǐng)域與傳感領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用，從上個世紀60年代發(fā)明光纖到現(xiàn)在，人類一直沒有停止過研究的步伐。光纖以它內(nèi)部傳導(dǎo)的光纖模式來傳遞外部信息，不同光纖模式有著各自不同的性質(zhì)，本文以光纖中傳導(dǎo)的一個低階多?！狶P21模式作為研究對象，來探尋它在光纖發(fā)生扭轉(zhuǎn)與彎曲時的傳輸特性。本文首次在實驗上發(fā)現(xiàn)并從理論上證明了LP21模式的扭轉(zhuǎn)線性與彎曲無關(guān)性的特性，即當(dāng)光纖發(fā)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)變時，由于幾何效應(yīng)和彈光效應(yīng)的綜合作用，LP21模式的光斑將

2、繞著中心旋轉(zhuǎn)，并且旋轉(zhuǎn)的角度與光纖扭轉(zhuǎn)角度比值為0.9112，而當(dāng)光纖發(fā)生彎曲應(yīng)變時，LP21模式的光斑將保持原來的形狀，既不旋轉(zhuǎn)也不變形。LP21模式的這兩個特性非常合適用于設(shè)計光纖光斑圖形傳感器(Fiber Specklegram Sensors，F(xiàn)SS)。本文豐富了光纖模式的研究，為研究類似的光纖低階多模提供了新的思路，同時也為光纖光斑傳感器設(shè)計提供了一個非常好的材料與思路。
　　 本文主要從理論和實驗兩個方面對LP21模

3、式的扭轉(zhuǎn)與彎曲特性進行了系統(tǒng)深入的研究，主要完成了以下幾部分的內(nèi)容：
　　 首先，本文對光纖模式理論與光纖耦合模理論作了簡單的介紹，包括光纖常見模式以及選擇性激發(fā)各類模式的方法，耦合模理論的原理及在單模偏振研究中的應(yīng)用，光纖光斑圖像傳感器的設(shè)計思路與常見方案。
　　 其次，本文從理論上推導(dǎo)了LP21模式在光纖扭轉(zhuǎn)與彎曲時的特性，主要包括LP21模式的具體表達式與激發(fā)條件，彈光效應(yīng)的求解，耦合模理論的詳細應(yīng)用以及在Mapl