本文關鍵詞：光纖端面微結構出射光束遠場準直關鍵技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來，光學系統(tǒng)的微型化、高度集成化已逐漸成為一種新趨勢。在光纖端面構建微結構來組成微小光學系統(tǒng)這種技術在國外已被廣泛應用于生命科學、醫(yī)療器械、工程測量、光纖通信等領域�；诠饫w端面微結構的微小光學系統(tǒng)具有體積小等優(yōu)點，它可以解決一些原有光學系統(tǒng)無法解決的問題，其應用前景非常廣闊。 在本課題中，使用光纖端面微結構技術實現(xiàn)出射光束的遠場準直，并將這種方法應用到雙光纖共球耦合傳感器中，，提高傳感器的分辨力。圍繞這個問題，在本課題中完成了以下幾方面研究工作。 (1)研究完成了對光纖端面微軸棱鏡、光纖端面菲涅爾圓環(huán)、光纖端面環(huán)縫結構、GRIN光纖的相關理論研究。應用波動光學和幾何光學理論進行了數(shù)學推導，得出經(jīng)過不同端面結構出射光束的表達式。借助仿真，完成了對每種光纖端面微結構出射光束特性的研究，由此分析出光纖端面軸棱鏡的優(yōu)勢。 (2)研究完成了針對光纖端面軸棱鏡的研磨系統(tǒng)。設計、加工并且組裝了一套針對光纖端面微軸棱鏡的光纖研磨系統(tǒng)，在光纖端面成功研磨了一個底角為45°的軸棱鏡。經(jīng)過實驗測試，該系統(tǒng)可以在光纖端面加工出底角為30°至45°的軸棱鏡。 (3)研究完成了針對平端面光纖，光纖端面軸棱鏡，GRIN光纖的相關性能測試。實驗結果表明：光纖端面軸棱鏡將原本由平端面光纖出射的光束遠場質(zhì)心穩(wěn)定性提高了45倍，同時，將出射光束的發(fā)散角從原有的4.1°壓縮至原有發(fā)散角的11%，即0.47°。研究完成了對不同長度的GRIN光纖的出射光束發(fā)散角的實驗驗證。實驗結果表明：GRIN光纖對出射光束的準直作用與其長度關系近似為正弦函數(shù)關系，其出射光束的發(fā)散角最大為3.2°，最小為1.63°，相比平端面，GRIN光纖可以將從平端面射出的光束的發(fā)散角壓縮至39%。研究完成了針對光纖端面軸棱鏡出射光束的遠場光強分布實驗。實驗結果表明：在距離光纖端面軸棱鏡出射端面約30μm-50μm處，光斑光強分布的均勻性極高。 (4)應用本課題中提出的光纖端面軸棱鏡，制作了新型雙光纖共球耦合傳感器，完成了分辨力測試。實驗結果表明，新型雙光纖共球耦合傳感器的分辨力可達20nm，相比之前的30nm提高了33%。
【關鍵詞】：光纖端面微結構 光纖研磨 軸棱鏡 GRIN光纖 雙光纖耦合
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題背景8-10
• 1.2 光纖端面微結構技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.3 光纖端面微結構技術方法總結17-18
• 1.3 課題研究內(nèi)容18-19
• 第2章 光纖端面微結構準直原理及特性研究19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 光纖端面微結構成像原理19-27
• 2.2.1 光纖端面軸棱鏡19-22
• 2.2.2 光纖端面菲涅爾圓環(huán)22-23
• 2.2.3 光纖端面環(huán)縫微結構23-24
• 2.2.4 GRIN 光纖24-27
• 2.3 光纖端面微結構特性理論研究27-35
• 2.3.1 光纖端面軸棱鏡28-32
• 2.3.2 光纖端面環(huán)縫結構32-34
• 2.3.3 光纖端面菲涅爾圓環(huán)34-35
• 2.4 本章小結35-36
• 第3章 光纖端面軸棱鏡制作36-51
• 3.1 引言36
• 3.2 光纖端面軸棱鏡加工制作系統(tǒng)設計36-43
• 3.2.1 研磨原理及設計要求36-40
• 3.2.2 裸光纖夾持40-41
• 3.2.3 光纖位置及角度調(diào)整41-42
• 3.2.4 在線監(jiān)視與線下檢測42-43
• 3.3 光纖端面軸棱鏡的加工制作43-49
• 3.3.1 加工原理43-45
• 3.3.2 制作過程45-49
• 3.3.3 成品檢驗49
• 3.4 本章小結49-51
• 第4章 光纖端面微結構性能測試51-72
• 4.1 引言51-53
• 4.2 光纖端面微結構出射光束遠場圖像質(zhì)心穩(wěn)定性測試53-62
• 4.2.1 實驗原理53-56
• 4.2.2 光纖端面軸棱鏡56-58
• 4.2.3 GRIN 光纖58-59
• 4.2.4 平端面光纖59-60
• 4.2.5 三種光纖端面微結構出射光束光斑質(zhì)心穩(wěn)定性對比60-62
• 4.3 光纖端面微結構出射光束準直效果測試62-69
• 4.3.1 實驗原理62-63
• 4.3.2 光纖端面軸棱鏡63-65
• 4.3.3 不同長度的 GRIN 光纖65-67
• 4.3.4 平端面光纖67
• 4.3.5 多種光纖端面微結構出射光束發(fā)散情況對比分析67-69
• 4.4 光纖端面微軸棱鏡出射光束遠場光強分布測試69-71
• 4.4.1 實驗原理69-70
• 4.4.2 實驗結果70-71
• 4.5 本章小結71-72
• 第5章 基于光纖端面軸棱鏡的雙光纖共球耦合傳感器的實驗研究72-79
• 5.1 實驗原理72-76
• 5.2 實驗結果76-78
• 5.3 本章小結78-79
• 結論79-80
• 參考文獻80-87
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果87-89
• 致謝89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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7 錢關e

本文編號：279293