微纳光纤光力的理论研究

发布时间：2020-07-08 18:34

【摘要】：微纳光纤的尺寸通常是在亚波长范围内,这使得它具有很多新颖的特性,如:强光场约束、强倏逝场、对微弱光力敏感、机械强度高、质量小等。现如今,纳米科技的高速发展,使得微纳光子器件越来越趋向于微型化、高性能、高集成度。而微纳光纤作为构成微纳光子器件最为基本的构件,必定会在未来占据重要的地位。微纳光纤有众多研究领域,本文研究的是光机械领域中的光力。我们采用时域有限差分法对微纳光纤端面所受的光力进行详细地研究,具体的研究内容如下:1.为了研究不同半径的圆形微纳光纤和不同长短轴比的椭圆形微纳光纤的纵向光力,我们将圆形微纳光纤的半径从275nm变化到375nm,椭圆形微纳光纤的长短轴比从1.1:1变化到1.5:1。发现微纳光纤受到的纵向光光力的大小会随着尺寸的变大而变大。最后我们研究了端面附近网格的大小对端面突变值的影响,发现网格小于4nm时,端面突变值达到了数值收敛。2.我们通过研究橄榄形微纳光纤和倾斜端面微纳光纤来分析微纳光纤受到的横向光力。我们得出结论:当微纳光纤的对称性被破坏时,会受到横向光力的作用。对称性破坏的越彻底,所到的横向光力越大。微纳光纤在横向光力作用下产生的横向偏转是不容忽略和具有实际的应用价值。具体来说,倾斜角为80时,10mm长的微纳光纤在x方向上的位移可达50μm。3.我们主要研究了改变光场的偏振和模式对倾斜端面微纳光纤所受光力的影响。仿真结果表明:当改变光场的偏振时,微纳光纤受到光力变化不大,可以认为偏振对微纳光纤的受力没有影响。当模式为高阶模时,倾斜端面微纳光纤受到的横向光力有正有负,这就意味着我们可以通过改变微纳光纤倾斜的角度来控制微纳光纤的偏转方向。这个发现对微型光机械器件的研究具有实际应用价值。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253
【图文】：

华南理工大学硕士学位论文 年，浙江大学的童利民教授通过将掺杂块状玻璃加热至熔断状态，再用蓝速拉伸[24]。用这种方法制作出了不同材料的微纳光纤，从而打破了以往微对原材料的要求，为基于微纳光纤的有源器件及非线性器件提供了更多的备得到的玻璃和聚合物微纳光纤的典型形貌如图 1-1 所示，可以看出，其料多样，可以广泛用于功能化与结构化的微纳光学器件研究。

4图 1-2 微纳光纤的应用[76]。.2 光力的研究进展光可以对物质产生力的作用，这些力的本质是电磁力，或者是洛伦兹力。它们是光中的电场和磁场对电荷施加的力。光力的表现形式有很多如：推力，拉力，挤压力，张力等。因此，在不同的情况和环境下，光力有不同的术语，如：光梯度力、光辐射、光偶极子力等。

第一章 绪论的第一个概念可以追溯到 1619 年开普勒试图解释彗星尾巴总77]，但是直到 20 世纪 80 年代后期，光学力才有了第一个显著和。在 1986 年美国学者 A.Ashkin 等人首次报道了光镊可以通过光或微纳尺寸的颗粒[79]。与此同时，纳米技术的出现和迅速发展台，非常微弱的光力开始发挥重要作用。一方面，特殊的纳米于衍射极限处用来增强光场。另一方面，微纳尺寸的物体质量以很容易地被光学力移动或产生形变，这可以改变光的传播方

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 伍晓芹;王依霈;童利民;;微纳光纤及其应用[J];物理;2015年06期

本文编号：2746894