全光纖馬赫-曾德爾干涉儀的制作工藝包括對光子晶體光纖和單模光纖的切割、熔接以及拉錐。文章首先運用接觸力學理論,對V型槽內(nèi)的光子晶體光纖內(nèi)部應(yīng)力進行分析,推導(dǎo)出光子晶體光纖內(nèi)部最大的應(yīng)力點位于平行于接觸面的最外層空氣孔處,采用有限元分析驗證了此結(jié)論,并給出了光子晶體光纖內(nèi)部應(yīng)力分布圖和應(yīng)變分布圖,計算出了進行光子晶體光纖切割、熔融固定時的最大載荷。然后對內(nèi)部具有球形空氣腔的光纖進行受力分析,推導(dǎo)出光纖內(nèi)部最大的應(yīng)力點位于空氣球邊緣上距離光纖表面最近處,有限元分析驗證了此結(jié)論,并給出了光纖受拉力后的內(nèi)部應(yīng)力分布圖和應(yīng)變分布圖,為制造纖內(nèi)紡錘形空氣腔提供了理論基礎(chǔ)。 

【文章來源】：半導(dǎo)體光電. 2020,41(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

全光纖馬赫-曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖

仿真選用SM-7型實芯PCF，其外包層半徑為65μm，空氣孔半徑r=1.41μm，孔間距Λ=5.43μm，有5層空氣孔[12]。實驗選用的光纖熔接機是將光子晶體光纖固定在夾角為60°的V型槽中，夾板固定在上面，如圖2所示。假設(shè)光纖內(nèi)部均勻，完全由純石英材料制成，無空氣孔，則光纖與夾板最初接觸于一條直線上。當施加線載荷P時，就變成了二維接觸問題。以端面上的接觸點作為直角坐標系Oxyz的原點O,y軸方向為光子晶體光纖軸向方向，xy平面是兩物體的切平面，Oz軸垂直于xy平面。

從圖3和4可以看出，光子晶體光纖最大應(yīng)變量和最大應(yīng)力與所加載荷近似呈線性關(guān)系，當載荷大于0.10N/μm時，線性關(guān)系不再成立。這是因為當應(yīng)力超過光纖的理論強度后，光子晶體光纖空氣孔結(jié)構(gòu)被破壞，光子晶體光纖結(jié)構(gòu)隨之發(fā)生了變化。當載荷為0.10N/μm時，應(yīng)力達到光纖的理論強度，即光子晶體光纖所能承受的最大線載荷約為0.10N/μm。光子晶體光纖在載荷為0.10N/μm時的應(yīng)力分布圖和應(yīng)變分布圖分別如圖5和圖6所示。采用有限元方法驗證時，采用的是微米量級單元，1m2=1012μm2，所以圖5中的應(yīng)力需乘1012轉(zhuǎn)化為標準單位Pa。圖4 光纖最大應(yīng)力隨載荷的變化關(guān)系圖

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3021293