确定光子晶体光纤轴向方位角的前向散射图案特征法的研究

发布时间：2020-06-11 15:26

【摘要】：为了满足加工和制作光子晶体光纤器件时的方位角定位需求,本文提出确定光子晶体光纤轴向方位角的前向散射图案特征法。对激光照射光子晶体光纤产生散射现象进行仿真模拟设计和理论分析,并在实验上基于前向散射图案确定光子晶体光纤轴向方位角的进行了研究和应用研究。首先,基于激光照射光子晶体光纤产生散射光现象,提出实验系统设计以及实验步骤。采用光学模拟软件COMSOL,模拟激光侧边照射光子晶体光纤。对其产生的散射光的前向散射图案分析,由前向散射图案的中心亮点电场强度值,或前向散射图案分成上下半部分的电场强度值总和,或前向散射光电场强度值总和,做特征值分析均可用于确定光子晶体光纤轴向方位角为ГК方向的位置。其次,在实验上基于激光垂直照射光子晶体光纤产生的散射光现象,将实验上采集到的前向散射图案与仿真模拟进行了对比分析,确定采用求取散射条纹区域光强值总和作为特征值,建立了特征值与光子晶体光纤轴向方位角的关系。针对前向散射图案中散射条纹的变化,提出几种特征值方法分析确定光子晶体光纤轴向方位角,对比并得出基于前向散射图案半幅散射条纹强度值总和为特征值分析可实现光子晶体光纤轴向方位角确定。最后,基于本文提出的半幅散射条纹强度值总和特征值确定法,验证了三种空气孔排列结构不同的光子晶体光纤轴向方位角的确定,且精确度均在0.5°以内。进一步对散射图案特征法应用于光纤侧边抛磨技术进行了研究,实现了光子晶体光纤定轴侧边抛磨加工。因此,本文提出的半幅散射条纹强度值总和特征值确定法,可用于确定光子晶体光纤的方位角。这种图案特征法是一种无破坏性、非接触、在线、无污染、处理方法简单、精度高、不受位置影响以及适用于各种光子晶体光纤特殊方位角的确定的方法,而且在光子晶体光纤器件的制作加工过程,具有重要的应用前景。本论文的创新在于:1.理论仿真研究前向散射图案用于分析确定光子晶体光纤轴向方位角,为实验提供指导。2.探究确定光子晶体光纤轴向方位角的前向散射图案特征法。验证其它结构光子晶体光纤轴向方位角的确定,并与光纤侧边抛磨技术相结合,实现光子晶体光纤定轴抛磨。
【图文】：

结构图,光子晶体光纤,结构示意图,二维周期结构

3,4]。其包层的材料主要是二氧化硅，规则排列的细小空气孔构成二维周期结构。图1-1是光子晶体光纤结构示意图，图1-2是典型的光子晶体光纤结构图。图1-1 光子晶体光纤结构示意图

示意图,光子晶体光纤,横截面,示意图

暨南大学硕士学位论文2图1-2 典型的光子晶体光纤横截面示意图现阶段光子晶体光纤最常用的制备方法有堆积拉丝法[2,5,6,7]、挤压法[8,9]、钻孔拉丝法[8,10]、溶胶凝胶法[11,12]等等。其中堆积拉丝法[2,5,6,7]（Stack and Draw）由于制作简便成为行业中最主要的制备方法，世界上第一根光子晶体光纤就是利用此法拉制而成的。在拉制以石英为基底的光子晶体光纤中，堆砌法是目前最常用的方法，它具有结构灵活可控、操作简单，，并能够设计多种复杂的结构，如图1-3为其拉制的过程：根据光子晶体光纤设计要求，首先制备出毫米量级、结构均匀的细棒和毛细管，并将其按照要求堆积固定，这就制作出了预制棒（图1-3中 a）；然后将放置在光纤拉丝塔上的预制棒熔融加热，且熔融炉（图1-3中 b）的温度要求控制在1800°C-2000°C 之间；在 200℃左右的精确温度控制下，采用普通光纤的拉制方法
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN253

【参考文献】