微纳光纤的制作与传感性能研究

论文摘要

在过去的几十年里,光纤技术在传感、通信、生物、医学、航天航空等领域都得到了非常广泛的应用。随着制作工艺与理论技术的不断进步,光纤也向着微型化发展。光纤微纳化是实现光学器件小型化的重要步骤。相较于普通光纤,微纳光纤在结构尺寸、传输损耗、光场约束能力、倏逝场强等方面具有显著优势,尤其在传感领域,具有尺寸小,灵敏度高等优点。为此,开展微纳光纤的研究具有重要理论意义和应用价值。本文主要研究内容为:对微纳光纤结构特点、光波导特性以及传输损耗的理论进行了研究。自主设计了六维微纳光纤熔融拉锥平台,并利用该平台进行了微纳光纤的制备（制备的微纳光纤尺寸约为5-60μm）,研究了制备的微纳光纤的光学特性。研究表明:微纳光纤与普通光纤相比,传输特性发生了很大的改变,倏逝场强大大的提高,具备普通光纤没有的微光传感特性,弯曲更敏感,耦合性也变好。此外,利用微纳光纤研究了微纳光纤传感特性:制备了以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为基底的微纳光纤传感器,研究表明,以PDMS为基底的微纳光纤传感器具有更强的倏逝场,更好的传感性能;制备了微纳光纤微光传感器,研究表明,微纳光纤微光传感器对于微光具有非常好的传感性能;制备了微纳光纤弯曲传感器,研究表明,微纳光纤弯曲传感去对弯曲更加敏感,敏感度随着弯曲曲率的增大而增大。利用RSOFT软件对微纳光纤传感器进行了仿真模拟,模拟结果表明,这些传感器的理论数据与实验结果吻合比较好,为进一步的实际应用提供了理论和实验支撑。进一步地,利用微纳光纤制备了 2X2光纤耦合器,研究了微纳光纤耦合的特性,根据理论和实验研究掌握了光纤耦合器的制备工艺和理论。本课题的特色在于:自主设计了六维微纳光纤熔融拉锥平台,使用熔融拉锥法制备了 一些微纳光纤。用制备好的微纳光纤设计了三种微纳光纤传感器（以PDMS为基底的微纳光纤传感器、微纳光纤微光传感器以及微纳光纤弯曲传感器）和一种2×2微纳光纤定向耦合器,运用理论仿真对实验现象进行了分析。本论文的研究对微纳光纤传感器应用具有一定的借鉴意义。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 项火星

导师: 王效灵,朱晓亮

关键词: 微纳光纤,熔融拉锥,光学特性,微纳光纤传感器,微纳光纤耦合器

来源: 浙江工商大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,自动化技术

单位: 浙江工商大学

分类号: TN253;TP212

总页数: 99

文件大小: 12751K

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