【摘要】：光子晶體光纖具備比普通光纖更優(yōu)異的特性,被廣泛應(yīng)用于傳感、材料等領(lǐng)域。準(zhǔn)確定位光子晶體光纖的軸向角在光纖批量制造及相關(guān)工業(yè)應(yīng)用中都具有重要意義。而數(shù)字全息技術(shù)無(wú)污染、實(shí)時(shí)在線測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),在多維物場(chǎng)重建、生物醫(yī)學(xué)等方面發(fā)揮著重要作用。本文是基于數(shù)字全息技術(shù),對(duì)大模場(chǎng)、混合型、無(wú)截止單模以及全固態(tài)光子晶體光纖做出定軸分析,主要工作如下:1.對(duì)數(shù)字全息的數(shù)字記錄和數(shù)值再現(xiàn)兩大部分理論做出闡述,推導(dǎo)記錄條件并比較菲涅爾衍射法、卷積重建法、角譜重建法再現(xiàn)算法。使用角譜算法獲取相位信息的定軸方法運(yùn)算量大,對(duì)全息圖質(zhì)量要求高,因此對(duì)光路要求及CCD設(shè)備要求苛刻,并且在光子晶體光纖結(jié)構(gòu)缺陷多的情況下不能實(shí)現(xiàn)定軸。2.本文提出采用旁瓣積分比值法對(duì)光子晶體光纖定軸。全息圖做快速傅里葉變換后,將頻譜中主峰與旁瓣在一定像素范圍內(nèi)的幅值做積分比值,通過(guò)比值結(jié)果與角度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)完成軸向角的定位。該方法不需要相位重構(gòu)過(guò)程,也不需要通過(guò)多幅全息圖聯(lián)合運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖內(nèi)部折射率分布的計(jì)算機(jī)斷層掃描,是一種輕量級(jí)的計(jì)算方法。3.依據(jù)光纖幾何參數(shù)構(gòu)建光纖數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行仿真計(jì)算。通過(guò)雙光束干涉的計(jì)算,模擬不同光纖軸向角下的離軸數(shù)字全息圖。利用產(chǎn)生的離軸數(shù)字全息圖,采用旁瓣積分比值法,使用旁瓣積分比值作為評(píng)價(jià)函數(shù),得出比值與光子晶體光纖軸向角之間關(guān)系。4.搭建了馬赫曾德型透射式離軸數(shù)字全息光路系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)拍攝大模場(chǎng)、混合型、無(wú)截止單模以及全固態(tài)光子晶體光纖在不同軸向角下的離軸全息圖,使用旁瓣積分比值法對(duì)光子晶體光纖軸向角進(jìn)行測(cè)量。除混合型光子晶體光纖外,其他光子晶體光纖的實(shí)驗(yàn)誤差均小于1°�；旌闲凸庾泳w光纖的誤差主要來(lái)自光纖樣品本身的缺陷,并非由算法造成,其實(shí)驗(yàn)誤差小于2°。另外,全固態(tài)光子晶體光纖實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果存在一定差異,從顯微物鏡分辨率及光纖的折射率角度分析了原因。
【圖文】：

暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論題研究背景于光子晶體光纖（Photonic Crystal Fiber,PCF）具有相對(duì)于普通光纖不可比擬性，如無(wú)限單模傳輸[1]，可調(diào)節(jié)色散特性[2]，高雙折射特性[3]，大模場(chǎng)面積[4]等，使得 PCF 在光纖通信，光纖傳感，非線性光學(xué)，色散補(bǔ)償和光集成電路出了非常重要的作用。目前，很多國(guó)內(nèi)外知名的大學(xué)實(shí)驗(yàn)室以及研究機(jī)構(gòu)都展開深入研究，將 PCF 在各個(gè)方面的優(yōu)異品質(zhì)集合起來(lái)，試圖挖掘出 PCF型材料以及用于特殊功能的器件。

纖拋磨不一樣的是，光子晶體光纖進(jìn)行側(cè)拋后，其內(nèi)部的周期期性遭到破壞，使得光在纖芯內(nèi)部傳播的單模特性發(fā)生了改變采用側(cè)邊拋磨光子晶體光纖（Side Polished Photonic Crystal Fi學(xué)傳感器件均沒(méi)有對(duì)其設(shè)計(jì)和制造做出詳細(xì)說(shuō)明，不能做到精仿真系統(tǒng)里面，改變軸向角[10]會(huì)對(duì) LP01 模橫向傳播的模式產(chǎn)率。圖 1- 2（a）給出了沿軸向角 0°對(duì)光子晶體光纖進(jìn)行拋磨，.5μm 時(shí)，光子晶體光纖 LP01 模傳播傳輸功率隨傳輸距離的變纖水平方向 LP01 模傳播的距離，縱坐標(biāo)顯示 LP01 模的光功率模光功率發(fā)生明顯的上下波動(dòng)。計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，進(jìn)入拋磨區(qū)域耦合至高階模式和輻射模式之中使得其透射功率降低，傳播一回 LP01 模式。LP01 模的模場(chǎng)分布沿著拋磨區(qū)域不斷發(fā)生著變- 2 (a) 拋磨至剩余厚度為 0.5μm，，軸向角為 0°時(shí)光功率透射比及模式（b）沿不同軸向角方向側(cè)拋時(shí)，光功率透射比與剩余半徑的傳輸特性
【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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