基于粘弹性模型的保偏光纤熔融拉锥研究

发布时间：2024-05-25 02:31

　　保偏光纤耦合器是构成各种相干通信的关键器件之一,广泛应用于水听器、光纤陀螺和军用干涉型传感器等领域。保偏光纤耦合器主要采用熔融拉锥法制作,熔融拉锥过程中的工艺参数对保偏光纤耦合器的制造有着重要影响。目前多数是从理想状态下光学原理角度进行研究,没有考虑制造过程中工艺参数对耦合器流变成形的影响。因此,本文基于粘弹性模型理论,从流变成形的角度对熔融拉锥过程及工艺参数进行研究,最终确定合适的工艺参数,这对制造低损耗的保偏光纤耦合器具有指导意义。首先,通过对粘弹性力学模型的分析和比较,确定广义Maxwell模型来描述保偏光纤在熔融拉锥过程中的流变力学行为;基于玻尔兹曼叠加原理建立光纤材料在等温条件下的本构方程;获得光纤松弛模量的Prony级数形式,同时引入时温等效原理得到光纤的变温松弛模量;应用增量型有限元方法确定光纤熔融拉锥本构方程的数值积分形式。其次,采用有限元分析进行熔融拉锥过程仿真。仿真分析前为了获得保偏光纤的粘弹性模型参数,对保偏光纤进行高温蠕变实验,获得材料的力学性能曲线,采用ABAQUS有限元软件自带的Prony级数拟合方法,根据松弛模量曲线拟合得到光纤的粘弹性模型参数;采用红外热...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1光纤耦合器普通光纤在传输线偏振光时，由于纤芯和包层的椭圆度、内应力等因素造

其使用需求的不断扩大，光纤器件的纤制作而成，是光纤通讯系统中使用过程中经过双锥体结构的耦合区时分光/合光的功能，广泛应用在相干图1-1为光纤耦合器的实物图。

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熔锥型保偏光纤耦合器的原理如图1-2所示。光功率沿着保偏光纤耦合一端的输入臂的偏振轴输入，传输到位于光纤中间部分的耦合区后，光功率着两根保偏光纤的偏振主轴被分成了两束线偏振光P1和P2，沿各自所在光的直通臂和耦合臂的偏振轴传输[18,19]。

图1-3SCS4000科研型光纤熔融拉锥系统

图1-3SCS4000科研型光纤熔融拉锥系统的损耗与温度场的稳定性有关，温度寸、双折射介质折射率，可能产生分融拉锥系统的加热方式，目前大多数甲烷—氧气焰。气体火焰的温度易受

图1-4保偏光子晶体光纤耦合器的CO2激光照射制造平台在熔融拉锥设备实现自动化的基础上，国内外研究人员对耦合器的制造工

使用CO2激光照射技术，如图1-4所示，激光射到光纤端面，通过适当调节耦合器拉伸制造过程中的制光纤受热温度的恒定[22]。BiplabK利用电弧放电非器，温度场分布与气体火焰相比稳定[23]。国内的帅词加热方式，并设计了相应的温控系统，电加热温度场分影响小，温度波动范围....

本文编号：3981575