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嵌入式微结构光纤器件设计与制作

更新时间：2020-04-11 10:02:43 大小：3M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：嵌入式 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

天文光子学是一门天文学和光子学的交叉学科,对天文学的发展具有深远的影响。光纤作为多目标光纤光谱观测系统的光学信号接收,传输器件,其性能对光谱分析的准确性起到至关重要的作用。与单模光纤相比,大芯径光纤能够接收更多的光信号,但在大口径光纤中传输的众多模式的光限制了许多高性能的基于单模理论的光学设备的应用。

光纤灯笼基本结构是将单模光纤嵌入低折射率毛细管或光子晶体光纤预制棒中,然后进行熔融拉锥,在锥区尖端形成类似多模光纤的波导结构。在光纤灯笼的锥区中,临近光纤之间发生相互耦合,低折射率波导层束缚了由于光纤芯径变细所泄漏的能量。当嵌入式微结构光纤器件中嵌入的单模光纤数量多于或等于多模波导结构所激励的模式数时,低损耗的相互耦合才可能实现。嵌入式微结构光纤器件的提出有望解决大孔径光纤与基于单模理论光学设备之间的矛盾。

本文利用局部模场耦合理论,给出了局部模场功率可忽略变化的缓变判据,分析了嵌入式微结构光纤器件中光纤之间的相互耦合,锥区中传输模式的变化。探讨了锥区长度对嵌入式微结构光纤器件辐射功率的影响,并利用BeamPROP仿真模拟了不同锥区长度嵌入式微结构光纤器件光场分布和耦合功率分布。

深入研究了嵌入式微结构光纤器件的制作方法。使用酒精作为润滑剂填充到空气孔,有效的减小了在光纤嵌入过程中的静电作用。利用显微镜系统将光纤按一定顺序嵌入毛细管中。分析了拉丝塔制备法和固定火焰拉锥技术在光纤灯笼拉锥工艺中的不足,并设计制作了点火焰可移动式大热区拉锥系统。该系统使用Labview编写控制程序,利用单片机控制电动位移平台,从而实现拉锥参数的控制。燃气系统采用丁烷和氧气作为原料,通过控制丁烷和氧气的量控制火焰温度。燃烧器气孔呈直线排布,产生面形火焰,火焰平面与预制棒垂直。该系统为点火焰,高温,加热区可调的拉锥系统,可以对外径300微米至3毫米的预制棒进行拉锥。

利用点火焰可移动式大热区拉锥系统制作了不同结构的光纤灯笼,并测量了其输出光场和输出损耗。探讨了在光纤灯笼制作过程中的弯曲和气泡对输出光场和输出损耗的影响。制作了一种可用于光束合成的5芯光纤灯笼结构,通过该结构可以将窄带光源合成宽带光源。