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1. 研究目的与意义(文献综述)
目的:
过去近三十年里基于光纤的光通信技术取得了巨大成功,但随着光纤器件设计理论和制备工艺技术的发展进步,以及对器件的工作性能、集成度和能量消耗各方面需求的提高,对全光纤器件的研究越来越受到科研人员和光电行业工作者的高度重视。器件微型化和集成化是一个重要趋势,现在的光纤器件的特征线宽或直径己经达到了微米和纳米级别,这种微米和纳米级别的光纤即为微纳光纤。
微纳光纤器件和普通光纤之间需要使用锥形微纳光纤来实现连接,锥形微纳光纤的性能指标直接影响微纳光纤器件的整体性能,因此我们要想在微纳光纤器件取得较为领先的发展,对锥形微纳光纤的研究是非常必要的。由于微纳光纤的纤芯直径在微米或纳米级别,且由空气等低折射率物质作为包层,纤芯与包层的折射率差很大,因此其具有小尺度结构、低传输损耗、弯曲损耗、强倏逝场、非线性系数高等特性,已经在微纳光子通信、传感、生物探测等越来越多领域受到了国际范围的关注,因此对微纳光纤进行研究的重要性不言而喻。
2. 研究的基本内容与方案
该论题的主要研究内容如下:
本课题主要研究熔融拉锥法制得的锥形微纳光纤的传感特性,并通过进行熔融拉锥实验与模拟计算分析获得制备光纤过程中的参数对微纳光纤性能的影响关系。由于熔融拉锥过程中通过氢氧焰产生的高温使光纤达到熔融态,用一对平行向外的拉力来使光纤长度增加,直径减小,氢氧焰、加热区域和拉伸速度的变化可以改变微纳光纤的几何结构,从而影响其模式输出和功率损耗。因此主要研究参数为氢氧焰的温度(氢氧含量比)和运动状态(移动范围和速度)、光纤的拉伸长度和速度对微纳光纤锥区几何特性的影响,并进一步测量分析对光纤输出功率和锥区倏逝场的影响。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解微纳光纤的结构、传输特性和拉制方法,完成开题报告。
第4-6周:了解微纳光纤的原理与应用,能模拟计算微纳光纤的传输特性,并分析对其有影响的参数。
第7-9周:使用熔融拉锥法制备不同锥区几何形貌的微纳光纤,并测量其结构参数和传输特性, 分析几何结构和传输特性之间的关系。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]高淑娟. 锥形微纳光纤传输特性研究[d].浙江大学,2008.
[2]许爱雪. 微纳光纤模场特性分析及传感应用[d].河北工业大学,2017.
[3]韩高峰. 锥形微纳光纤的模场特性及其应用[d].北京交通大学,2014.
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