本文關(guān)鍵詞：PCF熱傳導(dǎo)與形變機(jī)理及在熔接和光柵制備中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光子晶體光纖是一種新型光纖,也稱為微結(jié)構(gòu)光纖或多孔光纖,由于其包層排列有周期性或隨機(jī)性分布的微米量級(jí)的空氣孔,使其具有很多普通光纖所沒有的奇異特性,如高非線性、色散可控性、高雙折射性、無限單模特性和大單模模場(chǎng)等特性,利用這些特性學(xué)者們制作了各種傳感器、激光器、色散補(bǔ)償器和陀螺儀等光纖器件。在光纖器件的研發(fā)過程中均涉及對(duì)光纖的熱熔的控制,而對(duì)熱熔中光子晶體光纖的熱傳導(dǎo)特性和熱致空氣孔的形變特性的系統(tǒng)研究卻未見報(bào)導(dǎo)。為此,本文提出對(duì)二氧化碳激光光場(chǎng)作用的光子晶體光纖熱傳導(dǎo)和空氣孔形變機(jī)理進(jìn)行研究,建立光子晶體光纖的熱傳導(dǎo)及空氣孔形變模型,并將此應(yīng)用于光子晶體光纖的熔接和光柵制備中。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,研究光子晶體光纖的三維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)模型。論文從基本熱傳導(dǎo)方程出發(fā),分析光子晶體光纖在熱源作用下溫度場(chǎng)沿徑向與軸向的分布規(guī)律;研究溫度場(chǎng)作用下的空氣孔形變模型,分析不同加熱方式對(duì)光纖空氣孔形變的影響規(guī)律。其次,研究二氧化碳激光作用下光子晶體光纖熱傳導(dǎo)和空氣孔形變模型在光纖熔接中的應(yīng)用,重點(diǎn)研究熔接能量、熔接偏移量等熔接條件與光子晶體光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系,并給出理論計(jì)算公式,為光子晶體光纖的實(shí)際熔接奠定理論基礎(chǔ)。同時(shí)搭建二氧化碳熔接系統(tǒng),通過熔接實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論的指導(dǎo)意義。然后,研究二氧化碳激光作用下光子晶體光纖傳導(dǎo)和空氣孔形變模型在光子晶體光纖的長周期光柵制備中的應(yīng)用。在非對(duì)稱加熱的溫度場(chǎng)分布下,研究無空氣孔塌陷的光子晶體光纖長周期光柵新的制備方法,提出利用周期性扭轉(zhuǎn)引入光纖橫截面切向應(yīng)力,引入折射率的周期性調(diào)制的方法形成光柵。論文從理論上分析這種光柵的形成機(jī)理及光譜特性;研究如何控制二氧化碳激光能量,使光子晶體光纖在刻?hào)胖苽鋾r(shí)既達(dá)到熱熔點(diǎn)又不會(huì)造成空氣孔的塌陷,為扭轉(zhuǎn)長周期光柵制備提供理論指導(dǎo)。最后,搭建制備扭轉(zhuǎn)長周期光柵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),研究扭轉(zhuǎn)法制備光子晶體光纖長周期光柵制備技術(shù)及工藝參數(shù)。以實(shí)現(xiàn)光子晶體光纖扭轉(zhuǎn)長周期光柵的制備,再將其與傳統(tǒng)熱激法制備的光子晶體光纖長周期光柵性能進(jìn)行對(duì)比,在此基礎(chǔ)上研究扭轉(zhuǎn)長周期光柵的傳感特性。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體光纖 二氧化碳激光 熱傳導(dǎo) 空氣孔形變 熔接 長周期光柵
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN253
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-25
• 1.1 選題意義12
• 1.2 光子晶體光纖特性及應(yīng)用的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 PCF寬帶單模特性及應(yīng)用13
• 1.2.2 PCF大模場(chǎng)面積特性及應(yīng)用13-14
• 1.2.3 高非線性特性及應(yīng)用14-15
• 1.2.4 色散可調(diào)特性及應(yīng)用15
• 1.2.5 高雙折射特性及應(yīng)用15-16
• 1.3 光子晶體光纖熔接技術(shù)的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 理論研究17
• 1.3.2 實(shí)驗(yàn)研究17-19
• 1.4 光子晶體光纖長周期光柵制備技術(shù)的研究現(xiàn)狀19-23
• 1.5 存在問題23
• 1.6 主要研究內(nèi)容23-25
• 第2章 PCF熱傳導(dǎo)模型的建立25-40
• 2.1 引言25
• 2.2 CO_2激光及其特性25-29
• 2.2.1 CO_2激光能量分布26-28
• 2.2.2 CO_2激光束的特點(diǎn)28-29
• 2.3 熱傳導(dǎo)方程理論基礎(chǔ)29-31
• 2.3.1 幾何條件30
• 2.3.2 物理?xiàng)l件30
• 2.3.3 時(shí)間條件30-31
• 2.3.4 邊界條件31
• 2.4 PCF的三維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)模型31-39
• 2.4.1 PCF熱傳導(dǎo)空間有限元方程33-38
• 2.4.2 PCF熱傳導(dǎo)時(shí)間域有限差分方法38-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第3章 CO_2激光作用下的PCF溫度場(chǎng)分布與形變模型40-52
• 3.1 引言40
• 3.2 理論模型40-42
• 3.3 CO_2激光對(duì)稱加熱PCF空氣孔形變42-48
• 3.3.1 對(duì)稱加熱溫度場(chǎng)分布42-46
• 3.3.2 對(duì)稱加熱空氣孔形變46-48
• 3.4 CO_2激光非對(duì)稱加熱PCF空氣孔形變48-51
• 3.4.1 非對(duì)稱加熱的溫度場(chǎng)分布48-50
• 3.4.2 非對(duì)稱加熱的空氣孔形變50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 PCF熱傳導(dǎo)與形變模型在熔接中的應(yīng)用研究52-68
• 4.1 引言52
• 4.2 兩根PCF熔接的數(shù)值仿真分析52-56
• 4.2.1 熔接所需能量與PCF結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系53-54
• 4.2.2 溫度場(chǎng)分布與空氣孔排列的關(guān)系54-56
• 4.2.3 熔接所需激光功率的確定56
• 4.3 PCF與單模光纖熔接的數(shù)值仿真分析56-62
• 4.3.1 不同熔接偏移量時(shí)的溫度分布57-60
• 4.3.2 熔接偏移量與PCF結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系60-61
• 4.3.3 熔接偏移量的確定61-62
• 4.3 PCF熔接實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析62-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第5章 PCF熱傳導(dǎo)與形變模型在LPG制備中應(yīng)用研究68-97
• 5.1 引言68
• 5.2 扭轉(zhuǎn)LPG的幾何模型68-69
• 5.3 PCF扭轉(zhuǎn)LPG傳輸光譜的數(shù)值仿真分析69-80
• 5.3.1 耦合模理論基礎(chǔ)70-74
• 5.3.2 扭轉(zhuǎn)LPG的模式耦合74-76
• 5.3.3 傳輸光譜數(shù)值模擬76-78
• 5.3.4 傳輸光譜的性質(zhì)78-80
• 5.4 扭轉(zhuǎn)LPG的制備系統(tǒng)80-84
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)80-81
• 5.4.2 CO_2激光器加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)81-83
• 5.4.3 旋轉(zhuǎn)平臺(tái)設(shè)計(jì)83-84
• 5.5 扭轉(zhuǎn)LPG制備系統(tǒng)的調(diào)試84-89
• 5.5.1 扭轉(zhuǎn)角度的確定84-88
• 5.5.2 系統(tǒng)可行性驗(yàn)證88-89
• 5.6 PCF扭轉(zhuǎn)長周期光纖光柵89-96
• 5.6.1 PCF扭轉(zhuǎn)長周期光柵的制備89-91
• 5.6.2 扭轉(zhuǎn)PCF光柵工藝參數(shù)對(duì)傳輸光譜的影響91-92
• 5.6.3 PCF扭轉(zhuǎn)LPG與常規(guī)LPG的對(duì)比92-94
• 5.6.4 扭轉(zhuǎn)長周期光柵傳感特性94-96
• 5.7 本章小結(jié)96-97
• 結(jié)論97-98
• 參考文獻(xiàn)98-109
• 攻讀博士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果109-110
• 致謝110-111
• 作者簡介111

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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  本文關(guān)鍵詞：PCF熱傳導(dǎo)與形變機(jī)理及在熔接和光柵制備中的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：393230