大芯徑天文光纖環(huán)形斑產(chǎn)生的機制分析.pdf

1、光纖具有信息容量大、抗電磁輻射干擾能力強、良好的韌性、機械強度大、成本低廉等優(yōu)點，因此越來越受到人們的重視，廣泛地應(yīng)用于通信及天文觀測領(lǐng)域。我國的大天區(qū)多目標光纖光譜望遠鏡(LAMOST)在焦面板上就采用了4000根芯徑為320微米的大芯徑光纖作為星光傳輸介質(zhì)，本文主要是基于LAMOST望遠鏡中大芯徑光纖出射環(huán)形斑產(chǎn)生機制以及光纖激光散斑控制方法等問題展開研究。
　　首先，通過光纖的光線傳輸理論，分析了光纖彎曲以及端面傾斜對光纖中

2、的光線傳輸方式產(chǎn)生的影響，并對數(shù)值孔徑與光纖焦比之間的關(guān)系進行推導(dǎo)，方便了解大芯徑光纖中光線傳輸條件。另外，介紹了激光散斑的成因以及通過不同頻率的抖動光纖來抑制散斑的方法，結(jié)果表明，當我們的擾模器的頻率為65Hz，CCD曝光時間為100ms是抑制散斑最優(yōu)的擾模參數(shù)。其次，對三種可能產(chǎn)生環(huán)形斑的因素進行實驗探索，分別為偏心入射、偏軸角入射和光纖彎曲。實驗結(jié)果說明，幾種因素均能產(chǎn)生環(huán)形斑。當入射光偏離大芯徑光纖軸心126μm時，開始出現(xiàn)明顯

3、的環(huán)形斑。當偏軸角為8°的時候，出射場為中心暗周圍亮的環(huán)形斑。光纖宏彎曲對出射光沒有影響，但當光纖的彎曲的半徑很小時，可能出現(xiàn)環(huán)形斑。同時，采用相同面積下，我們提出采用內(nèi)外環(huán)強度比作為衡量環(huán)形斑的特征指標函數(shù)來對環(huán)形斑進行評價。最后，我們結(jié)合LAMOST系統(tǒng)實際情況，對比三種因素得到：偏心入射可能是引起環(huán)形斑最重要的因素。另外，我們采用宏彎曲以及應(yīng)力的方式對已出射環(huán)形斑的光纖進行模式擾動，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力以及拉力都會改變光纖中的固有傳輸模式，使