特種光纖的熔接技術(shù)及相應(yīng)器件的研究.pdf

1、光子晶體光纖(Photonic Crystal Fiber，PCF)由于其諸多優(yōu)異特性，自從問世以來在光纖傳感和通信領(lǐng)域得到眾多的應(yīng)用。隨著PCF的逐漸實用化，如何進一步降低PCF與普通單模光纖(SMF)的熔接損耗是亟待解決的重要問題，本文對PCF與SMF的熔接損耗問題進行了理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究，最后基于PCF的熔接技術(shù)制作了一種高信號強度的光子晶體光纖Fabry-Perot干涉?zhèn)鞲衅?，并對這種傳感器進行了理論分析和相應(yīng)的實驗研

2、究。本論文主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 1.介紹了SMF與PCF熔接的基本理論，并在此理論基礎(chǔ)上詳細研究了熔接放電參數(shù)對PCF空氣孔結(jié)構(gòu)以及SMF摻雜擴散的影響；詳細闡述了手動熔接中重疊距離以及PCF的切割水平對熔接點的影響；在此基礎(chǔ)上分析了上述熔接參數(shù)與PCF熔接損耗的相互作用關(guān)系，并通過數(shù)值分析和模擬優(yōu)化了熔接參數(shù)。
　　 2.理論分析了熔接時實芯PCF空氣孔塌陷對其模場和耦合損耗的影響，發(fā)現(xiàn)通過對實芯PCF

3、空氣孔一定程度的塌陷，與SMF模場實現(xiàn)良好匹配能降低熔接損耗；同時對空芯PCF與SMF熔接時其空氣孔塌陷對波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和熔接損耗的影響進行了理論研究，發(fā)現(xiàn)對于空芯PCF與SMF熔接時當空氣孔完全沒有塌陷時熔接損耗最低。
　　 3.在理論分析基礎(chǔ)上提出了實芯PCF以及空芯PCF與SMF低熔接損耗熔接方案，通過對PCF空氣孔填充氣體控制其空氣孔塌陷程度降低熔接損耗。實驗結(jié)果表明，對于實芯PCF當氣壓為1.34bar時實現(xiàn)了0.4dB的低

4、熔接損耗；對于空芯PCF當氣壓為1.65bar時實現(xiàn)了1.05dB的低熔接損耗。對于空芯PCF我們同時提出了通過向空芯PCF的纖芯中插入與其直徑相匹配的腐蝕SMF避開熔接點對光場傳輸?shù)挠绊懀ㄟ^數(shù)值模擬分析計算出此時的熔接損耗僅有0.4dB。
　　 4.基于對PCF熔接的研究，在光子晶體光纖ESM-12-01上制作了信號強度高的Fabry-Perot干涉儀，并對其進行了理論分析和實驗研究。(1)理論和數(shù)值模擬分析驗證了該Fabr