毛细管光纤的连接耦合和传输特性研究

摘要

随着科学技术的不断发展，微结构光纤开始走进工业的生产实践和人们的日常生活当中，特别是在传感测量，医疗、刑侦、识别、传感等领域开始发挥越来越重要的作用。其中，毛细管光纤由于其纤芯内部的空心结构，导致了它具有一系列的特殊性能，从而构成了许多特殊的应用，拓宽了光纤的应用范围。
　　 毛细管光纤具有普通光纤的性能，因而光纤的基本原理和理论也适用于毛细管光纤，且也具有普通光纤的一切应用性能。除此之外，与传统光纤相比，毛细管光纤无论在结构上还是在光传输机理上有很大不同，具有特殊的色散和非线性效应等特性，这些特性，使得毛细管光纤应用领域广泛，发展前景广阔。
　　 本文介绍了毛细管光纤的定义，分类，制备以及其光场模式理论，并讨论了光纤连接方式和连接损耗，在单芯光纤和毛细管光纤熔接和耦合拉锥的实验基础上，利用BPM光束传输法建立了熔接和耦合拉锥的仿真模型，分析了其耦合过程中的模场分布和光功率变化情况。
　　 在所提出的仿真模型的基础上，我们以实验操作为参照，着重讨论了各种参数的变化与耦合效率之间的关系，并提出了切合实际条件的各种参数设置原则。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1特种光纤的分类及应用概述

1.2毛细管光纤的发展现状与应用前景

1.2.1 国内外研究进展

1.2.2毛细管光纤的应用前景

1.3本课题的研究目的及实现方法

第2章毛细管光纤的基本原理与制作

2.1毛细管光纤定义与分类

2.2毛细管光纤的制备

2.3阶越型光纤的理论分析

2.3.1光纤偏射线传播特性的分析

2.3.2阶跃型多模光纤的射线色散

2.3.3阶跃型多模光纤的电磁场

2.3.4阶跃型光纤中的模式场

2.3.5阶跃型光纤模式场功率流的分布

2.4多模光纤的传输特性

2.4.1光纤的损耗特性

2.4.2多模光纤的色散特性

2.5多模阶跃型空心光纤理论及传输特性

2.5.1光在纤芯与包层界面处传光机理的分析

2.5.2光在纤芯和空心界面处传光机理的分析

2.5.3空心光纤传输损耗的分析

2.6本章小结

第3章单芯光纤与毛细管光纤的连接耦合

3.1光纤的连接

3.2光纤之间的连接方法和连接损耗

3.2.1影响熔接损耗的因素

3.2.2降低连接损耗的主要措施

3.3标准单芯光纤和毛细管光纤的连接耦合

3.3.1单芯光纤与毛细管光纤的熔接

3.2.2单芯光纤与毛细管光纤的耦合拉锥

3.4本章小结

第4章单芯光纤和毛细管光纤耦合的数值仿真

4.1 有限差分光束传输法的算法及原理

4.2单芯光纤和毛细管光纤熔接的仿真分析

4.2.1熔接模型的仿真设计

4.2.2熔接过程中的光模场和光功率分布情况

4.2.3纤芯偏移对耦合效率的影响

4.2.4熔接电流与耦合效率的关系

4.2.5波导层厚度的大小对熔接光功率的影响

4.3单芯光纤和毛细管光纤的耦合拉锥的仿真分析

4.3.1耦合拉锥的仿真模型设计

4.3.2拉锥过程中光功率的变化情况

4.3.3拉锥参数对耦合效率的影响

4.3.4拉锥长度对耦合效率的影响

4.4本章小结

结 论

参考文献

致 谢