本文關鍵詞：微納光纖的制備和傳感性質研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光學微納光纖的制備方法,光學特性研究和應用是當前國際上納米材料研究的前沿領域之一。微納光纖有著光學損耗較低,較強的消逝場效應,對模場強束縛,尺寸小,質量輕等優(yōu)良特點,所以它被當作是構建下一代集成微納米體系最基本的單元模塊。微納光纖還可以被進行表面修飾和功能性慘雜,用途得到大大地拓寬,不僅可以充當微納米單元器件之間的聯(lián)結光路,同時又可以作為獨立的單元器件。近年來,人們利用先進的微納加工技術和集成技術,將新型材料的微納光纖用于各種功能化的微納器件和集成系統(tǒng)中,特別是,結合多種科學的交叉,使微納光纖有了更寬廣的應用前景。然而,國內外對微納光纖的研究尚處于初期階段,特別在三維精確制備上尚有不足,限制了微納光纖器件的進一步發(fā)展。在本論文中,一方面,我們使用了飛秒激光直寫技術制備納米光纖,實現(xiàn)了納米光纖可設計化,高集成度,高精度的加工;并一定程度上實現(xiàn)了對微納器件的定制。另一方面,我們把微納光纖和光纖傳感技術相結合,做成了微米光纖錐磁場傳感器。這傳感器結構較為簡單,靈敏度高,而且還使用了傳感矩陣對其進行額溫度補償。本文的主要包括以下內容:一、通過飛秒激光直寫技術制備納米光纖。此方法可以對微納光纖的參數(shù)(橫截面、粗細、長短、排列等)進行預先軟件設計,并按照設計的方案高效地制備出微納光纖,而且可以是一次性集成地排列,無需再進行手工排列操作。本文利用這種方法制備出可設計、高精度、高集成度的納米光纖,其中,線寬最小的納米光纖可以達到200nm左右,并從SEM表征中可以看出,線寬600nm的納米光纖表面較為平滑,連續(xù)不間斷。這種方法可以在一定程度上實現(xiàn)了對微納器件的定制。通過對制備出來的納米光纖光學性質研究發(fā)現(xiàn),在400nm到800nm之間的透過率達到90%以上;而在532nm綠光透射損耗約為-0.03dB·μm-1。二、光纖微錐和磁流體集成磁場傳感器。通過熔接機放電熔融拉錐的方法在普通光纖上制備微米光纖錐,并給出傳感器制備和封裝的各個步驟和細節(jié)。通過不同直徑大小的微米光纖錐的磁場測試實驗,從靈敏度和探測極限上考慮,發(fā)現(xiàn)直徑為7.8μm,錐長450μm左右的微米光纖錐比較適合作磁場傳感器。我們并對此微米光纖錐進行磁場傳感性質測試發(fā)現(xiàn),磁場強度在0-20Oe段光譜紅移較為緩慢,20-70Oe之間磁場與光譜紅移線性關系較為明顯,PeakA和Peak B在此段對應的靈敏度分別為0.171 nm/Oe和0.084 nm/Oe。當磁場強度大于80Oe時,磁流體已經飽和,PeakA和Peak B不再出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。然后,我們對同一個微米光纖錐進行溫度傳感性質研究,發(fā)現(xiàn)溫度從30℃增加到80℃時,PeakA和Peak B的靈敏度分別為-0.587 nm/°C和-0.479 nm/°C,而且實驗結果的線性擬合度非常良好。根據(jù)以上實驗結果,我們通過一個傳感矩陣對其進行溫度補償。
【關鍵詞】：微納光纖 飛秒激光加工 磁場傳感器
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題的研究背景和意義10-11
• 1.2 微納光纖的優(yōu)勢11-12
• 1.3 論文研究的主要內容12-14
• 第2章 基于飛秒激光加工的納米光纖制備及光學性質14-26
• 2.1 光學納米光纖制備方法簡介14-16
• 2.2 飛秒激光直寫制備納米光纖優(yōu)勢16-18
• 2.3 基于飛秒激光直寫技術的納米光纖制備18-21
• 2.4 基于飛秒激光直寫技術制備納米光纖的光學性能21-25
• 2.4.1 基于飛秒激光直寫技術制備納米光纖的透射率21-22
• 2.4.2 基于飛秒激光直寫技術制備納米光纖的透射損耗22-25
• 2.5 本章小結25-26
• 第3章 光纖微錐磁場傳感器的制備26-37
• 3.1 光纖微錐磁場傳感器的簡介26-28
• 3.2 光纖微錐磁場傳感器的原理以及傳輸特性28-32
• 3.2.1 微米光纖錐的理論傳輸特性28-30
• 3.2.2 磁流體折射率對溫度和外磁場的響應特性30-32
• 3.3 光纖微錐磁場傳感器實驗制備方法32-36
• 3.4 本章小結36-37
• 第4章 磁流體封裝微米光纖錐的磁場傳感特性37-49
• 4.1 光纖微錐錐腰直徑對傳感性質的影響37-40
• 4.2 磁流體封裝微米光纖錐的磁場傳感特性40-43
• 4.3 磁流體封裝微米光纖錐的溫度補償43-46
• 4.4 高分辨率光譜解調儀設計46-47
• 4.5 本章小結47-49
• 第5章 結論與展望49-51
• 參考文獻51-55
• 作者簡介及科研成果55-56
• 致謝56

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  本文關鍵詞：微納光纖的制備和傳感性質研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：469387