嵌入式微結(jié)構(gòu)光纖器件設(shè)計(jì)與制作.pdf

1、天文光子學(xué)是一門天文學(xué)和光子學(xué)的交叉學(xué)科,對天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。光纖作為多目標(biāo)光纖光譜觀測系統(tǒng)的光學(xué)信號接收,傳輸器件,其性能對光譜分析的準(zhǔn)確性起到至關(guān)重要的作用。與單模光纖相比,大芯徑光纖能夠接收更多的光信號,但在大口徑光纖中傳輸?shù)谋姸嗄Ｊ降墓庀拗屏嗽S多高性能的基于單模理論的光學(xué)設(shè)備的應(yīng)用。
　　光纖燈籠基本結(jié)構(gòu)是將單模光纖嵌入低折射率毛細(xì)管或光子晶體光纖預(yù)制棒中,然后進(jìn)行熔融拉錐,在錐區(qū)尖端形成類似多模光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

2、在光纖燈籠的錐區(qū)中,臨近光纖之間發(fā)生相互耦合,低折射率波導(dǎo)層束縛了由于光纖芯徑變細(xì)所泄漏的能量。當(dāng)嵌入式微結(jié)構(gòu)光纖器件中嵌入的單模光纖數(shù)量多于或等于多模波導(dǎo)結(jié)構(gòu)所激勵(lì)的模式數(shù)時(shí),低損耗的相互耦合才可能實(shí)現(xiàn)。嵌入式微結(jié)構(gòu)光纖器件的提出有望解決大孔徑光纖與基于單模理論光學(xué)設(shè)備之間的矛盾。
　　本文利用局部模場耦合理論,給出了局部模場功率可忽略變化的緩變判據(jù),分析了嵌入式微結(jié)構(gòu)光纖器件中光纖之間的相互耦合,錐區(qū)中傳輸模式的變化。探討了錐

3、區(qū)長度對嵌入式微結(jié)構(gòu)光纖器件輻射功率的影響,并利用BeamPROP仿真模擬了不同錐區(qū)長度嵌入式微結(jié)構(gòu)光纖器件光場分布和耦合功率分布。
　　深入研究了嵌入式微結(jié)構(gòu)光纖器件的制作方法。使用酒精作為潤滑劑填充到空氣孔,有效的減小了在光纖嵌入過程中的靜電作用。利用顯微鏡系統(tǒng)將光纖按一定順序嵌入毛細(xì)管中。分析了拉絲塔制備法和固定火焰拉錐技術(shù)在光纖燈籠拉錐工藝中的不足,并設(shè)計(jì)制作了點(diǎn)火焰可移動式大熱區(qū)拉錐系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用Labview編寫控制

4、程序,利用單片機(jī)控制電動位移平臺,從而實(shí)現(xiàn)拉錐參數(shù)的控制。燃?xì)庀到y(tǒng)采用丁烷和氧氣作為原料,通過控制丁烷和氧氣的量控制火焰溫度。燃燒器氣孔呈直線排布,產(chǎn)生面形火焰,火焰平面與預(yù)制棒垂直。該系統(tǒng)為點(diǎn)火焰,高溫,加熱區(qū)可調(diào)的拉錐系統(tǒng),可以對外徑300微米至3毫米的預(yù)制棒進(jìn)行拉錐。
　　利用點(diǎn)火焰可移動式大熱區(qū)拉錐系統(tǒng)制作了不同結(jié)構(gòu)的光纖燈籠,并測量了其輸出光場和輸出損耗。探討了在光纖燈籠制作過程中的彎曲和氣泡對輸出光場和輸出損耗的影響。