【摘要】：光纖透鏡是廣泛使用于光纖通訊領(lǐng)域的耦合器件,將光纖端面加工成特殊形狀可以提高光纖的光耦合效率,而傳統(tǒng)的光纖透鏡加工方法已不能滿足光纖透鏡日益增長(zhǎng)的需求與光纖透鏡形狀多樣化的需求。隨著微磨削技術(shù)的發(fā)展,微磨削技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于晶體材料微小器件的加工中,而且效率高并可以獲得粗糙度達(dá)到納米級(jí)別的工件表面,因此可將其應(yīng)用到光纖透鏡的制作加工中。開展光纖透鏡微磨削加工技術(shù)的理論與試驗(yàn)研究,對(duì)光纖透鏡及微磨削技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用都具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文首先引入光纖透鏡的基本概念,簡(jiǎn)述光纖透鏡加工方法的發(fā)展?fàn)顩r,比較幾種方法的優(yōu)勢(shì)與不足,然后引入了微磨削技術(shù),綜述了微磨削技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)出使用微磨削方法加工光纖透鏡的可行性與必要性。其次在國內(nèi)外學(xué)者對(duì)微磨削力的研究基礎(chǔ)上,引入尺寸效應(yīng),動(dòng)態(tài)磨粒個(gè)數(shù)等因素對(duì)光纖透鏡微磨削建立了微磨削力模型,并在微磨削力的研究基礎(chǔ)上,引入材料理論力學(xué)知識(shí),開展了光纖透鏡微磨削過程中的變形數(shù)學(xué)模型的建立,為光纖透鏡微磨削加工提供了一定的理論基礎(chǔ)。然后針對(duì)60°楔形光纖透鏡、60°錐形光纖透鏡進(jìn)行微磨削試驗(yàn)研究,結(jié)合光纖變形模型總結(jié)出了微磨削參數(shù)對(duì)楔形光纖透鏡的成形精度包括平面度、角度、偏軸量的影響規(guī)律與微磨削參數(shù)對(duì)錐形光纖透鏡的成形精度包括直線度、角度、偏軸量的影響規(guī)律。根據(jù)楔形、錐形微磨削實(shí)驗(yàn)結(jié)果及方法步驟選擇微磨削參數(shù)加工出成形精度較高的不同角度楔形、錐形、斜面光纖透鏡。也成功的使用微磨削方法在光纖端面加工出圓柱形狀透鏡和球形光纖透鏡微磨削加工,擴(kuò)展了微磨削方法加工光纖透鏡的種類。最后總結(jié)了本課題的主要結(jié)論與課題研究過程中出現(xiàn)的不足,并對(duì)未來的研究方向提出了建議與展望。
【圖文】：

1.2 光纖透鏡制造發(fā)展現(xiàn)狀普通的光纖是由折射率不同的內(nèi)層纖芯和外層包層組成的圓柱狀媒介如圖1.1(a)所示。當(dāng)纖芯折射率 N1大于包層的折射率 N2，且入射角滿足全反射條件時(shí)，根據(jù)光波導(dǎo)理論，入射光將沿著纖芯向前傳導(dǎo)如圖 1.1(b)所示。光纖透鏡法通過直接對(duì)光纖進(jìn)行微加工處理，將光纖端面制作成不同形狀的透鏡，改變光纖纖芯以及外包層折射率分布、光纖端面形貌，從而改善器件之間插入損耗和回波損耗，提高光纖器件耦合效率。其加工方法主要有化學(xué)蝕刻法[6-8]、熔接法[9]、熔融拉錐法[10,11]、UP-TAPER 法[12]、光阻法[13]、鐳射微車床法[14,15]、研磨拋光法[16-18]。

（b）光圖 1.1 光纖結(jié)構(gòu)及工作原理[1].1Structure and Fundamental diagram o鏡的方法最初是由 M. Ohtsu[8]等是高純度的熔融石英 SiO2，能學(xué)反應(yīng):二氧化硅和較低濃度的的 HF 反應(yīng)生成 H2SiF6和水，反SiOHFSiFHO242+ 4 →+2(SiOHFHSiFHO2262+ 6 →+2(
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2709206