基于旁瓣积分比值法的光子晶体光纤轴向角定位研究

发布时间：2020-06-01 09:45

【摘要】：光子晶体光纤具备比普通光纤更优异的特性,被广泛应用于传感、材料等领域。准确定位光子晶体光纤的轴向角在光纤批量制造及相关工业应用中都具有重要意义。而数字全息技术无污染、实时在线测量等优点,在多维物场重建、生物医学等方面发挥着重要作用。本文是基于数字全息技术,对大模场、混合型、无截止单模以及全固态光子晶体光纤做出定轴分析,主要工作如下:1.对数字全息的数字记录和数值再现两大部分理论做出阐述,推导记录条件并比较菲涅尔衍射法、卷积重建法、角谱重建法再现算法。使用角谱算法获取相位信息的定轴方法运算量大,对全息图质量要求高,因此对光路要求及CCD设备要求苛刻,并且在光子晶体光纤结构缺陷多的情况下不能实现定轴。2.本文提出采用旁瓣积分比值法对光子晶体光纤定轴。全息图做快速傅里叶变换后,将频谱中主峰与旁瓣在一定像素范围内的幅值做积分比值,通过比值结果与角度之间的对应关系来完成轴向角的定位。该方法不需要相位重构过程,也不需要通过多幅全息图联合运算来实现光纤内部折射率分布的计算机断层扫描,是一种轻量级的计算方法。3.依据光纤几何参数构建光纤数学模型,进行仿真计算。通过双光束干涉的计算,模拟不同光纤轴向角下的离轴数字全息图。利用产生的离轴数字全息图,采用旁瓣积分比值法,使用旁瓣积分比值作为评价函数,得出比值与光子晶体光纤轴向角之间关系。4.搭建了马赫曾德型透射式离轴数字全息光路系统。实验拍摄大模场、混合型、无截止单模以及全固态光子晶体光纤在不同轴向角下的离轴全息图,使用旁瓣积分比值法对光子晶体光纤轴向角进行测量。除混合型光子晶体光纤外,其他光子晶体光纤的实验误差均小于1°。混合型光子晶体光纤的误差主要来自光纤样品本身的缺陷,并非由算法造成,其实验误差小于2°。另外,全固态光子晶体光纤实验与仿真结果存在一定差异,从显微物镜分辨率及光纤的折射率角度分析了原因。
【图文】：

模型图,光纤,模型,光集成电路

暨南大学硕士学位论文第一章绪论题研究背景于光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber,PCF）具有相对于普通光纤不可比拟性，如无限单模传输[1]，可调节色散特性[2]，高双折射特性[3]，大模场面积[4]等，使得 PCF 在光纤通信，光纤传感，非线性光学，色散补偿和光集成电路出了非常重要的作用。目前，很多国内外知名的大学实验室以及研究机构都展开深入研究，将 PCF 在各个方面的优异品质集合起来，试图挖掘出 PCF型材料以及用于特殊功能的器件。

模式分布,抛磨,轴向角,剩余厚度

纤抛磨不一样的是，光子晶体光纤进行侧抛后，其内部的周期期性遭到破坏，使得光在纤芯内部传播的单模特性发生了改变采用侧边抛磨光子晶体光纤（Side Polished Photonic Crystal Fi学传感器件均没有对其设计和制造做出详细说明，不能做到精仿真系统里面，改变轴向角[10]会对 LP01 模横向传播的模式产率。图 1- 2（a）给出了沿轴向角 0°对光子晶体光纤进行抛磨，.5μm 时，光子晶体光纤 LP01 模传播传输功率随传输距离的变纤水平方向 LP01 模传播的距离，纵坐标显示 LP01 模的光功率模光功率发生明显的上下波动。计算结果说明，进入抛磨区域耦合至高阶模式和辐射模式之中使得其透射功率降低，传播一回 LP01 模式。LP01 模的模场分布沿着抛磨区域不断发生着变- 2 (a) 抛磨至剩余厚度为 0.5μm，，轴向角为 0°时光功率透射比及模式（b）沿不同轴向角方向侧抛时，光功率透射比与剩余半径的传输特性
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253

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