全光纖馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x的制作工藝包括對(duì)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(yùn)用接觸力學(xué)理論,對(duì)V型槽內(nèi)的光子晶體光纖內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行分析,推導(dǎo)出光子晶體光纖內(nèi)部最大的應(yīng)力點(diǎn)位于平行于接觸面的最外層空氣孔處,采用有限元分析驗(yàn)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(jì)算出了進(jìn)行光子晶體光纖切割、熔融固定時(shí)的最大載荷。然后對(duì)內(nèi)部具有球形空氣腔的光纖進(jìn)行受力分析,推導(dǎo)出光纖內(nèi)部最大的應(yīng)力點(diǎn)位于空氣球邊緣上距離光纖表面最近處,有限元分析驗(yàn)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(lái)源】：半導(dǎo)體光電. 2020,41(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

全光纖馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x結(jié)構(gòu)示意圖

仿真選用SM-7型實(shí)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(shí)驗(yàn)選用的光纖熔接機(jī)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(wú)空氣孔，則光纖與夾板最初接觸于一條直線上。當(dāng)施加線載荷P時(shí)，就變成了二維接觸問(wèn)題。以端面上的接觸點(diǎn)作為直角坐標(biāo)系Oxyz的原點(diǎn)O,y軸方向?yàn)楣庾泳w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(dāng)載荷大于0.10N/μm時(shí)，線性關(guān)系不再成立。這是因?yàn)楫?dāng)應(yīng)力超過(guò)光纖的理論強(qiáng)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(dāng)載荷為0.10N/μm時(shí)，應(yīng)力達(dá)到光纖的理論強(qiáng)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(shí)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(yàn)證時(shí)，采用的是微米量級(jí)單元，1m2=1012μm2，所以圖5中的應(yīng)力需乘1012轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3021293