微纳光纤环形腔的制备及在折射率传感上的应用

发布时间：2020-12-23 02:56

　　像电子器件一样,光学器件也将朝着微小、可集成的方向发展。微纳光纤作为微纳光子集成电路的重要基础器件,是探索全光系统的重要手段之一。由于沿着微纳光纤传输的光场损耗低,且微纳光纤的弯曲损耗也很低,使得由其制成的微纳光纤环形腔的透射光谱可达到很高的品质因素。且环形腔放入水中或嵌入低折射率聚合材料中依然有良好的谐振特性。所以微纳光纤环形腔能够用来对水溶液中的物理参量进行传感检测。本论文主要研究微纳光纤环形腔在水溶液中的光学特性,及在折射率传感上的应用。本论文先介绍了微纳光纤的研究背景以及前沿的微纳光纤制作方法,探究了微纳光纤的特性及各种基于微纳光纤的光学器件,回顾了微纳光纤在水溶液中的基本理论以及沿着微纳光纤传输的基模能量场的分布,并在此基础上进行了水溶液中单个微纳光纤Knot型环形谐振腔(MKR)和两个MKR串联的理论分析。研究了通过两种不同的火头来熔融拉制双锥型微纳光纤。采用陶瓷火头时,通过燃烧氢气来熔融拉锥普通单模光纤,由于陶瓷火头内径较宽且产生的火焰稳定,制成的双锥型微纳光纤的中间平缓区长度可达1.2 cm,中间平缓区直径最小可达200 nm。另一种是采用氢氧混合金属火头,通过燃烧氢气... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

直接拉制法示意图

图 1-4 有污染物颗粒吸附的微纳光纤示意图[18]粒黏附在双锥形微纳光纤中间最细的平缓区时，微纳光纤的传场遭到灰尘和氧化铝等的污染而损耗变大，通过测量微纳光纤灰尘微粒直径的大小和黏附在微纳光纤上的氧化铝的数目。等人提出通过用高分辨率光学频率反射仪来探测双锥型微纳光实现对应力的高灵敏度测量。该实验组制作并使用的微纳光纤应力的精度达 6.35 μN，灵敏度达到 620.83 nm/N，是普通单 倍[19]。微纳光纤强的倏逝场还能使处于其近场光学范围内受。通过利用红移和蓝移两种倏逝波对原子作用力的差异，来实捕获和存储等功能[20]。当微纳光纤直径小于某一值时，就满足实现模式的选择及滤波等功能[21]。纳光纤上涂敷具有某些功能的材料，不仅增强或拓展了其传光纤也能起到一定的保护作用。比如，古芳等人提出在亚波长敷明胶层来实现相对快速的湿度测量；传感元件是一根涂敷了明胶、直径为 680 nm 的微纳光纤[22]。由于不同的湿度会使率，而明胶层折射率的改变会改变整个传感元件传输光的模场

- 12 -包层为水，光波长为 1550 nm 的微纳光纤所传导的各模式的有效折纤直径而变化的图图 2-2 微纳光纤传导的各模式的有效折射率随微纳光纤直径变化的，我们可以看出，当光纤直径 d 减少到某一值时，微纳光，即实现单模传输。借助弱波导近似来分析普通单模光纤时纳光纤实现单模传输的条件时，可通过（2-6）和（2-7）推


本文编号：2932937