熔锥耦合型球微腔器件的理论分析及其CO2激光加工制备

论文题目: 熔锥耦合型球微腔器件的理论分析及其CO2激光加工制备

论文类型: 博士论文

论文专业: 凝聚态物理

作者: 刘丽飒

导师: 吴伯僖,蔡志平

关键词: 球微腔,熔锥光纤,激光加工

文献来源: 厦门大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文研究利用CO2激光作为热源加工制备熔锥光纤耦合型光学球微谐振腔器件。搭建球微腔及其耦合用熔锥光纤的一体化制备装置,完成了微米量级的球微腔的制备。理论上,讨论了熔锥光纤耦合型光学球微谐振腔器件对于熔锥锥腰直径和球微腔直径的要求。对熔锥光纤和微球之间的耦合性质进行研究。文章首先对近年来球微腔特性的研究状况和球微腔耦合器的近期发展作了简要回顾。从通信波段应用的角度出发,选择了现今比较成熟的熔锥光纤耦合型球微腔光器件作为研究对象。在对几种球微腔和熔锥光纤的制备方法进行比较后,选择了CO2激光作为热源进行加工制备。通过对球微腔的光场特性和熔锥光纤的传输特性各自独立的分析,给出球腔直径和熔锥光纤锥腰直径的选择依据。采取弱导近似的方法对不同半径的锥腰中归一化径向相位常数U和传播常数较精确数值计算,给出了熔锥光纤锥腰作为球腔激光输入输出耦合器件,对于不同直径球腔匹配时的锥腰直径。利用H. J. Shaw提出的单模光纤定向耦合器的分析方法,结合微球谐振腔的特点,对熔锥光纤与球微腔耦合系统进行近似的理论分析。采取这种近似方法对熔锥光纤与球微腔耦合系统处于强耦合、弱耦合和临界耦合的理论模拟和分析与业已报道实验的结果基本一致。在结构和控制方法上对国外CO2激光熔拉锥系统进行了改进,简化了实验装置。选用了焦距更短的聚焦透镜。对光纤熔拉加工过程中热平衡时光功率条件进行了计算,利用理论计算的结果简化了装置的控制方法。收到了良好的实验效果。最后将CO2激光熔拉锥系统进行扩展,使其同时具备加工在空气中热

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 球微腔特性的研究历史与近期发展

1.2 球微腔耦合体系的研究历史与近期发展

1.3 球微腔和熔锥光纤耦合器几种制备方法对比

1.4 本论文的结构安排

参考文献

第二章熔锥耦合型球微腔器件的理论分析

2.1 球微腔的光场特性分析

2.1.1 球微腔的场解

2.1.2 球微腔的特征方程

2.1.3 球微腔的基本参数

2.2 熔锥光纤传播特性分析

2.2.1 锥腰传播常数的计算

2.2.2 与球腔传播常数的匹配关系

2.2.3 与球腔耦合间距的确定

2.3 熔锥光纤与球微腔耦合系统的分析

2.3.1 系统品质因子Q

2.3.2 系统耦合分析

2.3.3 系统数值模拟与讨论

2.4 本章小结

参考文献

第三章 CO_2激光熔融拉锥

3.1 系统的组成与控制方法

3.2 光纤熔锥成形过程分析

3.3. 加工过程中热与力平衡的建立

3.4 实验参数确定与实验结果

3.5 本章小结

参考文献

第四章微球腔的制备

4.1 石英球微腔的制备

4.2 钕玻璃球微腔的制备

第五章总结与展望

5.1 本文总结

5.2 今后的研究工作展望

硕博期间发表论文

硕博期间获奖情况

致谢

发布时间: 2007-05-25

参考文献

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