像電子器件一樣,光學(xué)器件也將朝著微小、可集成的方向發(fā)展。微納光纖作為微納光子集成電路的重要基礎(chǔ)器件,是探索全光系統(tǒng)的重要手段之一。由于沿著微納光纖傳輸?shù)墓鈭?chǎng)損耗低,且微納光纖的彎曲損耗也很低,使得由其制成的微納光纖環(huán)形腔的透射光譜可達(dá)到很高的品質(zhì)因素。且環(huán)形腔放入水中或嵌入低折射率聚合材料中依然有良好的諧振特性。所以微納光纖環(huán)形腔能夠用來(lái)對(duì)水溶液中的物理參量進(jìn)行傳感檢測(cè)。本論文主要研究微納光纖環(huán)形腔在水溶液中的光學(xué)特性,及在折射率傳感上的應(yīng)用。本論文先介紹了微納光纖的研究背景以及前沿的微納光纖制作方法,探究了微納光纖的特性及各種基于微納光纖的光學(xué)器件,回顧了微納光纖在水溶液中的基本理論以及沿著微納光纖傳輸?shù)幕Ｄ芰繄?chǎng)的分布,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了水溶液中單個(gè)微納光纖Knot型環(huán)形諧振腔(MKR)和兩個(gè)MKR串聯(lián)的理論分析。研究了通過(guò)兩種不同的火頭來(lái)熔融拉制雙錐型微納光纖。采用陶瓷火頭時(shí),通過(guò)燃燒氫氣來(lái)熔融拉錐普通單模光纖,由于陶瓷火頭內(nèi)徑較寬且產(chǎn)生的火焰穩(wěn)定,制成的雙錐型微納光纖的中間平緩區(qū)長(zhǎng)度可達(dá)1.2 cm,中間平緩區(qū)直徑最小可達(dá)200 nm。另一種是采用氫氧混合金屬火頭,通過(guò)燃燒氫氣... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

直接拉制法示意圖

圖 1-4 有污染物顆粒吸附的微納光纖示意圖[18]粒黏附在雙錐形微納光纖中間最細(xì)的平緩區(qū)時(shí)，微納光纖的傳場(chǎng)遭到灰塵和氧化鋁等的污染而損耗變大，通過(guò)測(cè)量微納光纖灰塵微粒直徑的大小和黏附在微納光纖上的氧化鋁的數(shù)目。等人提出通過(guò)用高分辨率光學(xué)頻率反射儀來(lái)探測(cè)雙錐型微納光實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力的高靈敏度測(cè)量。該實(shí)驗(yàn)組制作并使用的微納光纖應(yīng)力的精度達(dá) 6.35 μN(yùn)，靈敏度達(dá)到 620.83 nm/N，是普通單 倍[19]。微納光纖強(qiáng)的倏逝場(chǎng)還能使處于其近場(chǎng)光學(xué)范圍內(nèi)受。通過(guò)利用紅移和藍(lán)移兩種倏逝波對(duì)原子作用力的差異，來(lái)實(shí)捕獲和存儲(chǔ)等功能[20]。當(dāng)微納光纖直徑小于某一值時(shí)，就滿足實(shí)現(xiàn)模式的選擇及濾波等功能[21]。納光纖上涂敷具有某些功能的材料，不僅增強(qiáng)或拓展了其傳光纖也能起到一定的保護(hù)作用。比如，古芳等人提出在亞波長(zhǎng)敷明膠層來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)快速的濕度測(cè)量；傳感元件是一根涂敷了明膠、直徑為 680 nm 的微納光纖[22]。由于不同的濕度會(huì)使率，而明膠層折射率的改變會(huì)改變整個(gè)傳感元件傳輸光的模場(chǎng)

- 12 -包層為水，光波長(zhǎng)為 1550 nm 的微納光纖所傳導(dǎo)的各模式的有效折纖直徑而變化的圖圖 2-2 微納光纖傳導(dǎo)的各模式的有效折射率隨微納光纖直徑變化的，我們可以看出，當(dāng)光纖直徑 d 減少到某一值時(shí)，微納光，即實(shí)現(xiàn)單模傳輸。借助弱波導(dǎo)近似來(lái)分析普通單模光纖時(shí)納光纖實(shí)現(xiàn)單模傳輸?shù)臈l件時(shí)，可通過(guò)（2-6）和（2-7）推


本文編號(hào)：2932937