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

【摘要】：光學(xué)微納光纖的制備方法,光學(xué)特性研究和應(yīng)用是當(dāng)前國(guó)際上納米材料研究的前沿領(lǐng)域之一。微納光纖有著光學(xué)損耗較低,較強(qiáng)的消逝場(chǎng)效應(yīng),對(duì)模場(chǎng)強(qiáng)束縛,尺寸小,質(zhì)量輕等優(yōu)良特點(diǎn),所以它被當(dāng)作是構(gòu)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(jìn)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(dāng)微納米單元器件之間的聯(lián)結(jié)光路,同時(shí)又可以作為獨(dú)立的單元器件。近年來,人們利用先進(jìn)的微納加工技術(shù)和集成技術(shù),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(jié)合多種科學(xué)的交叉,使微納光纖有了更寬廣的應(yīng)用前景。然而,國(guó)內(nèi)外對(duì)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(jìn)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(shù)制備納米光纖,實(shí)現(xiàn)了納米光纖可設(shè)計(jì)化,高集成度,高精度的加工;并一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shù)相結(jié)合,做成了微米光纖錐磁場(chǎng)傳感器。這傳感器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,靈敏度高,而且還使用了傳感矩陣對(duì)其進(jìn)行額溫度補(bǔ)償。本文的主要包括以下內(nèi)容:一、通過飛秒激光直寫技術(shù)制備納米光纖。此方法可以對(duì)微納光纖的參數(shù)(橫截面、粗細(xì)、長(zhǎng)短、排列等)進(jìn)行預(yù)先軟件設(shè)計(jì),并按照設(shè)計(jì)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(jìn)行手工排列操作。本文利用這種方法制備出可設(shè)計(jì)、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(dá)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(shí)現(xiàn)了對(duì)微納器件的定制。通過對(duì)制備出來的納米光纖光學(xué)性質(zhì)研究發(fā)現(xiàn),在400nm到800nm之間的透過率達(dá)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(chǎng)傳感器。通過熔接機(jī)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(gè)步驟和細(xì)節(jié)。通過不同直徑大小的微米光纖錐的磁場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn),從靈敏度和探測(cè)極限上考慮,發(fā)現(xiàn)直徑為7.8μm,錐長(zhǎng)450μm左右的微米光纖錐比較適合作磁場(chǎng)傳感器。我們并對(duì)此微米光纖錐進(jìn)行磁場(chǎng)傳感性質(zhì)測(cè)試發(fā)現(xiàn),磁場(chǎng)強(qiáng)度在0-20Oe段光譜紅移較為緩慢,20-70Oe之間磁場(chǎng)與光譜紅移線性關(guān)系較為明顯,PeakA和Peak B在此段對(duì)應(yīng)的靈敏度分別為0.171 nm/Oe和0.084 nm/Oe。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大于80Oe時(shí),磁流體已經(jīng)飽和,PeakA和Peak B不再出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。然后,我們對(duì)同一個(gè)微米光纖錐進(jìn)行溫度傳感性質(zhì)研究,發(fā)現(xiàn)溫度從30℃增加到80℃時(shí),PeakA和Peak B的靈敏度分別為-0.587 nm/°C和-0.479 nm/°C,而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果的線性擬合度非常良好。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們通過一個(gè)傳感矩陣對(duì)其進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
【關(guān)鍵詞】：微納光纖 飛秒激光加工 磁場(chǎng)傳感器
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(shì)11-12
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容12-14
• 第2章 基于飛秒激光加工的納米光纖制備及光學(xué)性質(zhì)14-26
• 2.1 光學(xué)納米光纖制備方法簡(jiǎn)介14-16
• 2.2 飛秒激光直寫制備納米光纖優(yōu)勢(shì)16-18
• 2.3 基于飛秒激光直寫技術(shù)的納米光纖制備18-21
• 2.4 基于飛秒激光直寫技術(shù)制備納米光纖的光學(xué)性能21-25
• 2.4.1 基于飛秒激光直寫技術(shù)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(shù)制備納米光纖的透射損耗22-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 光纖微錐磁場(chǎng)傳感器的制備26-37
• 3.1 光纖微錐磁場(chǎng)傳感器的簡(jiǎn)介26-28
• 3.2 光纖微錐磁場(chǎng)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(duì)溫度和外磁場(chǎng)的響應(yīng)特性30-32
• 3.3 光纖微錐磁場(chǎng)傳感器實(shí)驗(yàn)制備方法32-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 磁流體封裝微米光纖錐的磁場(chǎng)傳感特性37-49
• 4.1 光纖微錐錐腰直徑對(duì)傳感性質(zhì)的影響37-40
• 4.2 磁流體封裝微米光纖錐的磁場(chǎng)傳感特性40-43
• 4.3 磁流體封裝微米光纖錐的溫度補(bǔ)償43-46
• 4.4 高分辨率光譜解調(diào)儀設(shè)計(jì)46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-49
• 第5章 結(jié)論與展望49-51
• 參考文獻(xiàn)51-55
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果55-56
• 致謝56

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本文編號(hào)：469387