熔錐耦合型球微腔器件的理論分析及其CO-,2-激光加工制備.pdf

1、本論文研究利用CO2激光作為熱源加工制備熔錐光纖耦合型光學球微諧振腔器件。搭建球微腔及其耦合用熔錐光纖的一體化制備裝置，完成了微米量級的球微腔的制備。理論上，討論了熔錐光纖耦合型光學球微諧振腔器件對于熔錐錐腰直徑和球微腔直徑的要求。對熔錐光纖和微球之間的耦合性質(zhì)進行研究。 文章首先對近年來球微腔特性的研究狀況和球微腔耦合器的近期發(fā)展作了簡要回顧。從通信波段應用的角度出發(fā)，選擇了現(xiàn)今比較成熟的熔錐光纖耦合型球微腔光器件作為研究對象

2、。在對幾種球微腔和熔錐光纖的制備方法進行比較后，選擇了CO2激光作為熱源進行加工制備。 通過對球微腔的光場特性和熔錐光纖的傳輸特性各自獨立的分析，給出球腔直徑和熔錐光纖錐腰直徑的選擇依據(jù)。采取弱導近似的方法對不同半徑的錐腰中歸一化徑向相位常數(shù)U和傳播常數(shù)較精確數(shù)值計算，給出了熔錐光纖錐腰作為球腔激光輸入輸出耦合器件，對于不同直徑球腔匹配時的錐腰直徑。利用H.J.Shaw提出的單模光纖定向耦合器的分析方法，結(jié)合微球諧振腔的特點，對

3、熔錐光纖與球微腔耦合系統(tǒng)進行近似的理論分析。采取這種近似方法對熔錐光纖與球微腔耦合系統(tǒng)處于強耦合、弱耦合和臨界耦合的理論模擬和分析與業(yè)已報道實驗的結(jié)果基本一致。 在結(jié)構(gòu)和控制方法上對國外CO2激光熔拉錐系統(tǒng)進行了改進，簡化了實驗裝置。選用了焦距更短的聚焦透鏡。對光纖熔拉加工過程中熱平衡時光功率條件進行了計算，利用理論計算的結(jié)果簡化了裝置的控制方法。收到了良好的實驗效果。 最后將CO2激光熔拉錐系統(tǒng)進行擴展，使其同時具備加