【摘要】：微米光纖環(huán)是微米量級(jí)尺寸的光纖制備的環(huán)形諧振器,其形式有MLR(micro-loop resonator)、MCR(micro-coil resonator)和MKR(micro-knot resonator)。由于其具有尺寸小、制作簡(jiǎn)單、低成本以及優(yōu)異的諧振特性,因此被廣泛應(yīng)用于各種光纖光學(xué)器件。其中以MKR結(jié)型諧振器性能最為穩(wěn)定。微米光纖環(huán)很重要的一個(gè)特征為其較大的倏逝波場(chǎng)。這些倏逝波常結(jié)合一些性質(zhì)可被光、溫度、電流以及濕度等物質(zhì)調(diào)制來開發(fā)不同功能的光纖器件。其中,屬于金屬二維硫族化合物的SnS_2有著類石墨烯的二維結(jié)構(gòu)。由于其具有獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì),因此在各類光電探測(cè)器、生物傳感器、激光器等光電子器件中具有廣泛的應(yīng)用。本文基于MKR的強(qiáng)倏逝波和SnS_2光吸收的相互作用來實(shí)現(xiàn)光控光纖器件,并就該光纖器件進(jìn)行了光控特性研究,同時(shí)還對(duì)其響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中,首先用火焰加熱單模光纖拉錐至幾個(gè)毫米來進(jìn)行微米光纖的制備。接著,將拉錐后微米直徑大小(光纖直徑d~7μm)的光纖打結(jié)成幾百個(gè)微米直徑的微米光纖環(huán)。對(duì)MKR(微環(huán)直徑D~480μm)表征實(shí)驗(yàn)的第一步為共振穩(wěn)定性的測(cè)量。為此,分別將其加載在普通玻片(折射率為1.45)上以及氟化鎂片(MgF_2折射率為1.37)上進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試。結(jié)果顯示氟化鎂(MgF_2)片上的MKR穩(wěn)定性好、諧振好、消光比大、損耗小。在MKR的光控實(shí)驗(yàn),首先采用位移平臺(tái)將制備好的MKR進(jìn)行固定。其次利用引流的方法或逐滴擴(kuò)散SnS_2對(duì)MKR遠(yuǎn)離結(jié)區(qū)部分區(qū)域進(jìn)行沉積。對(duì)于MKR上沉積SnS_2的光控實(shí)驗(yàn)方法為采用不同功率的405nm紫光外泵浦的方式照射沉積了SnS_2的環(huán)區(qū)位置來改變微環(huán)輸出光功率。當(dāng)紫光功率(0,5.1,10,15.3,20.2mW)增大時(shí),諧振峰的相對(duì)傳輸功率損耗減小,消光比減小,其中最大變化可達(dá)~4.5dB。在1544.787nm波長(zhǎng)處?kù)`敏度最大約為~0.22341dB/mW,在1569.592nm波長(zhǎng)處線性相關(guān)最大,線性相關(guān)系數(shù)為0.9952。由于MKR結(jié)構(gòu)的多諧振峰特性,該實(shí)驗(yàn)還同時(shí)研究了不同諧振峰性質(zhì)(如Q值、消光比等)對(duì)輸出光功率變化率大小的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明諧振Q值、消光比越大,相對(duì)傳輸出光功率變化越大。另外,我們還對(duì)器件在405nm紫光不同光功率下的時(shí)間響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)405nm紫光光功率越大,相對(duì)響強(qiáng)度越大,但其響應(yīng)時(shí)間并不受泵浦光功率影響,器件的響應(yīng)時(shí)間最快可達(dá)到~3.2ms。本研究工作創(chuàng)新之處:1、對(duì)沉積了SnS_2的光纖微環(huán),采用紫光外泵浦的方式獲得光控特性以及快速響應(yīng)時(shí)間(~3.2ms)的光纖器件。2、用引流的方法得到高品質(zhì)因數(shù)Q和高消光比ER的沉積SnS_2的微米光纖環(huán)。在同一實(shí)驗(yàn)條件中,研究和分析了不同諧振特性(Q值以及消光比等)與光控功率變化的關(guān)系。
【圖文】：

圖 1-3 主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器裝置圖[27] 所示為 2006 年來自浙江大學(xué)的童利民研究小組在折射率~1.37 的水）微納光纖環(huán)和在折射率為~1.32 的 MgF2片上的微納光纖環(huán)所測(cè)得納光纖環(huán)在不同環(huán)境下的傳輸譜來看，相對(duì)于在空氣中的微納光纖環(huán)在氟化鎂片上都引起了波長(zhǎng)的漂移，同時(shí)還可以觀察到消光比變大，液內(nèi)的微納光纖環(huán)和氟化鎂片上的光纖環(huán)帶來 MKR 的有效折射率的纖環(huán)處的光場(chǎng)，使得波長(zhǎng)漂移，其次水溶液和氟化鎂片上的微納光纖中高，導(dǎo)致了消光比變大。

圖 1-3 主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器裝置圖[27]如圖 1-4 所示為 2006 年來自浙江大學(xué)的童利民研究小組在折射率~1.37 的水溶液內(nèi)的結(jié)型（MKR）微納光纖環(huán)和在折射率為~1.32 的 MgF2片上的微納光纖環(huán)所測(cè)得的透射譜線[12]。從微納光纖環(huán)在不同環(huán)境下的傳輸譜來看，相對(duì)于在空氣中的微納光纖環(huán)，無論是水溶液還是在氟化鎂片上都引起了波長(zhǎng)的漂移，同時(shí)還可以觀察到消光比變大，可以得出結(jié)論，水溶液內(nèi)的微納光纖環(huán)和氟化鎂片上的光纖環(huán)帶來 MKR 的有效折射率的改變，，進(jìn)而影響了光纖環(huán)處的光場(chǎng)，使得波長(zhǎng)漂移，其次水溶液和氟化鎂片上的微納光纖環(huán)耦合效率比在空氣中高，導(dǎo)致了消光比變大。
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN253

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本文編號(hào)：2680526