微納光纖器件與應(yīng)用若干研究.pdf

1、現(xiàn)代科技發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志就是器件微型化，因此研究光在波長(zhǎng)和亞波長(zhǎng)尺度的微納光子器件內(nèi)傳播特性是非常必要地，是實(shí)現(xiàn)光子器件微型化的理論基礎(chǔ)。微納光波導(dǎo)作為制作微納光子器件的基本結(jié)構(gòu)單元，是研究一切由波導(dǎo)構(gòu)建的微納光子器件的基礎(chǔ)，是目前介觀(guān)尺度光學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。微納光纖是一種特殊的微納光波導(dǎo)，它制作簡(jiǎn)單，光學(xué)性能優(yōu)良，是研究介觀(guān)光學(xué)的良好載體。
　　 相對(duì)于大尺寸波導(dǎo)，光在微納光纖中的傳播，最大的特點(diǎn)就是有很強(qiáng)的倏逝場(chǎng)，能量

2、有很高比例在光纖外面沿光纖傳播。本文首先以氧化硅微納光纖模場(chǎng)的解析解為例，在線(xiàn)偏振光入射的前提下，研究了光在微納光纖中傳播的特性，包括光纖內(nèi)外電場(chǎng)和能量的分布以及氧化硅微納光纖的色散特性?；谖⒓{光纖的強(qiáng)倏逝場(chǎng)特性，我們又研究了如何制備微納光纖偏振器。基于光纖拉錐的光傳播性質(zhì)，我們又研究了光強(qiáng)型微納光纖傳感器的構(gòu)建。
　　 通過(guò)制備氧化硅微納光纖和玻璃微納光纖，本文的工作重點(diǎn)在于研究基于倏逝場(chǎng)的微納光纖器件以及應(yīng)用。各章內(nèi)容如下

3、：
　　 第一章綜述微納光纖發(fā)展的背景、研究現(xiàn)狀，以及微納光纖器件的發(fā)展現(xiàn)狀，最后總結(jié)給出了本文的主要內(nèi)容。
　　 第二章首先給出微納光纖的制備方案，包括兩步拉伸法和直接拉錐法；再分別給出了用上述方法得到的微納光纖的機(jī)械和光學(xué)特性等。研究結(jié)果顯示，使用上述方式得到的微納光纖有足夠好的機(jī)械特性和較低的光損耗。然后用光的波動(dòng)理論解釋了光波在微納光纖傳播的規(guī)律。相對(duì)于普通的光纖，微納光纖對(duì)光有很強(qiáng)的約束性，有比較強(qiáng)大的倏逝場(chǎng)。

4、微納光纖對(duì)光的高約束性對(duì)低功率實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性效應(yīng)和微納光纖器件集成提供了可行性。而高倏逝場(chǎng)的存在是實(shí)現(xiàn)光的耦合和構(gòu)建各種微納光纖器件以及實(shí)現(xiàn)微納光纖傳感的基礎(chǔ)。
　　 第三章我們利用對(duì)微納光纖倏逝場(chǎng)的調(diào)制實(shí)現(xiàn)微納光纖起偏器的研制。微納光纖在空氣包層中有較高比例的倏逝場(chǎng)，因此不必破壞光纖的形狀，通過(guò)對(duì)微納光纖周?chē)h(huán)境的改變影響光在微納光纖中的傳播。改變周?chē)橘|(zhì)的折射率，調(diào)控在微納光纖沿兩個(gè)正交方向振動(dòng)的光，使兩個(gè)正交方向振動(dòng)的光的損耗

5、增大或者減小。研究表明，選取適合的材料制作微納光纖，并利用雙折射晶體作為襯底是可以實(shí)現(xiàn)微納光纖偏振器的研制。研究對(duì)實(shí)現(xiàn)微納光子器件集成化有積極的意義。
　　 第四章我們基于微納光纖給出了一種光強(qiáng)型微納光纖傳感器的制作。自從低損耗的光纖問(wèn)世以來(lái)，光纖傳感技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用取得了巨大的發(fā)展，并成為新一代傳感器的研究方向之一。光纖傳感技術(shù)與纖維光學(xué)、非線(xiàn)性光學(xué)、光電子學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、光譜學(xué)乃至電子學(xué)、機(jī)械工程系等多種學(xué)科密切相關(guān)，是遍