光纤耦合器流变制造过程有限元分析与实验研究

摘要

本文从光纤耦合器粘弹流变的角度，建立了它的物理模型，并对熔融拉锥过程进行了数值求解与分析。 首先，分析了光纤玻璃高温状态下转变特性和粘弹流变行为。结合粘弹模型以及弛豫理论，建立了光纤玻璃的粘弹三维本构方程。随后将本构方程转化成数值积分的形式。 结合有限元方法，建立了光纤耦合器熔融拉锥的粘弹有限元模型。把熔融拉锥的连续过程，转变为离散时间的若干个子步骤迭代求解的过程，实现了光纤耦合器在热和结构两个物理场的耦合分析。求解有限元模型，最终得到了整个熔融拉锥过程的有限元仿真计算结果。改变有限元模型的施载条件，通过分析得到了工艺参数一拉伸速度与加热温度场，对光纤耦合器影响的结果。分析发现当拉伸速度增加时光纤耦合器最大内应力随之线性增加；加热温度场条件改变，直接影响到光纤耦合器轴向和径向的内应力分布和光纤耦合器拉锥形状。 最后，利用光学性能测试仪器和光学显微镜对不同工艺参数下光纤耦合器的性能进行了实验研究。得出了熔融拉锥工艺参数与光纤耦合器性能之间的规律。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章序论

第二章光纤粘弹模型和本构方程

第三章光纤耦合器熔融拉锥有限元分析

第四章光纤耦合器的性能测试和实验研究

第五章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果