基于白光干涉法的微納光纖消逝場(chǎng)耦合光力研究.pdf

1、微納光纖作為一種新型的光學(xué)器件，具有尺寸小、重量輕，強(qiáng)消逝場(chǎng)強(qiáng)和彈性好等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于多種光學(xué)系統(tǒng)中。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，除了作為光學(xué)系統(tǒng)的組成部分之外，微納光纖還可以用于一些基本物理問(wèn)題的研究中，例如解決光動(dòng)量理論中的Abraham-Minkowski矛盾和確定光力的形式等。因?yàn)槲⒓{光纖的納米位移測(cè)量是測(cè)量微弱力（如光力）的基礎(chǔ)。由于微納光纖在光力作用下產(chǎn)生的位移現(xiàn)今沒(méi)有得到精確測(cè)量，這阻礙了使用微納光纖進(jìn)行基本物理問(wèn)題研究的進(jìn)

2、一步深入，因此精確測(cè)量微納光纖在光力等為微弱力作用下的位移對(duì)于推動(dòng)基本物理問(wèn)題的研究具有重要的意義。
　　本文首先研究了一種以白光干涉法為基礎(chǔ)的測(cè)量微納光纖納米位移的方法。實(shí)驗(yàn)中，在白光光源的照射下，觀察到當(dāng)微納光纖與玻璃襯底之間的間距小于白光光源的相干長(zhǎng)度的時(shí)候，微納光纖上出現(xiàn)了周期性的彩色干涉條紋。微納光纖的位移會(huì)引起彩色干涉條紋的移動(dòng)，兩者具有線性關(guān)系。在對(duì)其線性關(guān)系定標(biāo)之后，能通過(guò)測(cè)量彩色條紋的移動(dòng)測(cè)量出微納光纖的納米位移

3、。并使用該方法測(cè)量微納光纖在泵浦光驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的位移。在三個(gè)傾斜角實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，本方法具有很好的線性度、靈敏度和精度，實(shí)驗(yàn)中能達(dá)到很高的光機(jī)械效率。
　　其后對(duì)實(shí)驗(yàn)中的光驅(qū)動(dòng)的機(jī)制進(jìn)行研究，主要研究了光力效應(yīng)與熱效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。通過(guò)FDTD仿真出不同間距下光力的分布情況，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果估算出不同間距下光纖上外力的分布情況，通過(guò)對(duì)比，證明光驅(qū)動(dòng)效應(yīng)存在著光力效應(yīng)。再通過(guò)測(cè)量微納光纖熱形變系數(shù)與分析微納光纖泵浦光下的溫度升高估算

4、微納光纖熱效應(yīng)的影響，結(jié)果表明熱效應(yīng)在光驅(qū)動(dòng)效應(yīng)中起到次要作用。通過(guò)對(duì)光驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究，本研究能對(duì)光力領(lǐng)域與光動(dòng)量領(lǐng)域的物理基礎(chǔ)問(wèn)題的深入研究提供前提與鋪墊。
　　該研究工作創(chuàng)新之處在于：
　　1.在實(shí)驗(yàn)上觀察到微納光纖消逝場(chǎng)與玻璃襯底相互耦合能產(chǎn)生光驅(qū)動(dòng)效應(yīng)。
　　2.提出了一種測(cè)量微納光纖在光力的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的納米位移的方法，并研究了方法的靈敏度，精度，分辨率，穩(wěn)定度，重復(fù)性等性能。
　　3.提出一種估算微納光