本文關(guān)鍵詞：PCF熱傳導與形變機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性分布的微米量級的空氣孔,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等特性,利用這些特性學者們制作了各種傳感器、激光器、色散補償器和陀螺儀等光纖器件。在光纖器件的研發(fā)過程中均涉及對光纖的熱熔的控制,而對熱熔中光子晶體光纖的熱傳導特性和熱致空氣孔的形變特性的系統(tǒng)研究卻未見報導。為此,本文提出對二氧化碳激光光場作用的光子晶體光纖熱傳導和空氣孔形變機理進行研究,建立光子晶體光纖的熱傳導及空氣孔形變模型,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)熱傳導模型。論文從基本熱傳導方程出發(fā),分析光子晶體光纖在熱源作用下溫度場沿徑向與軸向的分布規(guī)律;研究溫度場作用下的空氣孔形變模型,分析不同加熱方式對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和空氣孔形變模型在光纖熔接中的應(yīng)用,重點研究熔接能量、熔接偏移量等熔接條件與光子晶體光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的動態(tài)關(guān)系,并給出理論計算公式,為光子晶體光纖的實際熔接奠定理論基礎(chǔ)。同時搭建二氧化碳熔接系統(tǒng),通過熔接實驗驗證理論的指導意義。然后,研究二氧化碳激光作用下光子晶體光纖傳導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。在非對稱加熱的溫度場分布下,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柵制備時既達到熱熔點又不會造成空氣孔的塌陷,為扭轉(zhuǎn)長周期光柵制備提供理論指導。最后,搭建制備扭轉(zhuǎn)長周期光柵實驗系統(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行對比,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 空氣孔形變 熔接 長周期光柵
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 實驗研究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28-29
• 2.3 熱傳導方程理論基礎(chǔ)29-31
• 2.3.1 幾何條件30
• 2.3.2 物理條件30
• 2.3.3 時間條件30-31
• 2.3.4 邊界條件31
• 2.4 PCF的三維瞬態(tài)熱傳導模型31-39
• 2.4.1 PCF熱傳導空間有限元方程33-38
• 2.4.2 PCF熱傳導時間域有限差分方法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激光對稱加熱PCF空氣孔形變42-48
• 3.3.1 對稱加熱溫度場分布42-46
• 3.3.2 對稱加熱空氣孔形變46-48
• 3.4 CO_2激光非對稱加熱PCF空氣孔形變48-51
• 3.4.1 非對稱加熱的溫度場分布48-50
• 3.4.2 非對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熔接實驗及結(jié)果分析62-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第5章 PCF熱傳導與形變模型在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 實驗系統(tǒng)80-81
• 5.4.2 CO_2激光器加熱系統(tǒng)設(shè)計81-83
• 5.4.3 旋轉(zhuǎn)平臺設(shè)計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)對傳輸光譜的影響91-92
• 5.6.3 PCF扭轉(zhuǎn)LPG與常規(guī)LPG的對比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98-109
• 攻讀博士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果109-110
• 致謝110-111
• 作者簡介111

【參考文獻】

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熱傳導與形變機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：393230