基于微纳光纤光学微腔传感器的设计与制备

摘要

自从上世纪60年代高锟制造出世界上第一根光导纤维以来，光纤技术以惊人的速度进步着。如今，光纤的研究趋势正朝向光纤器件微型化的方向发展。基于许多光纤的器件已经被证实或者实验上得到验证。光纤器件的应用可以在微型激光器、量子光学、非线性光学及免标记光学传感器中得到体现，尤以微纳光纤器件最为显著。
　　本论文中，我们系统的探讨了微纳光纤的制备工艺，探究了微纳光纤在光学谐振器及传感器中的应用。在微纳光纤光场传输理论的基础上，分析了基于微纳光纤的Knot环形腔，并通过理论计算推导出Knot环形腔的光能量输出公式，得到了不同参数下环形腔的输出光谱。
　　论文第三章对微纳光纤的制备进行了总结。我们分析了常见的几种制备工艺：火焰加热法、氢氟酸腐蚀法、块状玻璃局部熔融拉制法以及聚合物溶剂拉伸法。通过前两种方法制备了不同规格的微纳光纤，火焰加热法利用酒精灯加热熔融普通单模裸光纤得到的微纳光纤直径稳定在5μm左右，长度在5~10 cm；氢氟酸腐蚀法制备的微纳光纤直径可达1μm，长度可根据实验要求制备。然后简要分析了块状玻璃和聚合物制备微纳光纤，并尝试用聚合物来拉制了微纳光纤通过聚合物拉制的微纳光纤直径可达5~20 cm。
　　第四章对微纳光纤 Knot环形腔进行了探究。实验结果表明，对微纳光纤Knot谐振腔理论计算是基本准确的，从实验和仿真上验证了微纳光纤 Knot环形腔的谐振输出光谱是正确的。将微纳光纤绕制成直径306μm的环形腔，周期性的谐振模式在传输谱中得到体现。测得的FSR与理论结果吻合的很好。最后分析了制备的微纳光纤Knot环形腔在免标记探测中的潜在应用。

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第1章 绪 论

1.1 课题意义及背景

1.2 光学微腔的研究现状

1.3 微纳光纤的制作与应用

1.4 本文主要研究内容

第2章 基于微纳光纤的Knot环形腔的理论研究

2.1 微纳光纤基本理论

2.2 Knot型环形谐振腔的理论研究

2.3 本章小结

第3章 微纳光纤及Knot环形腔的制备

3.1 微纳光纤的发展现状

3.2 微纳光纤常见制备方法

3.3 Knot环形腔的制备

3.4 本章小结

第4章 微纳光纤Knot环形腔传感应用分析

4.1 微纳光纤Knot环形腔的光谱研究

4.2 微纳光纤Knot环形腔折射率传感的实验研究

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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