微结构光纤截面参数的光学测量

论文摘要

近年来,微结构光纤得到了快速的发展。同时随着微结构光纤设计的不断翻新,微结构光纤的测量成为了难点。微结构光纤器件非接触式光学测量,也成为了近几年来研究的热点之一。本文的主要研究内容是设计并搭建微结构光纤截面参数测量系统平台,以该系统为基础进行微结构光纤截面参数的光学测量实验。首先对微结构光纤的背景及性质和结构进行了简单介绍,给出了微结构光纤的导光机理,分析了微结构光纤的特性。分析了微结构光纤非接触光学测量的理论及方法。通过分析目前工程制造业中微观结构测量相关方法,具体阐述了微结构光纤截面参数光学测量的相关原理及理论基础。设计了实验系统平台,根据测试系统的原理和实际需要,实际加工了相关器件,满足了实验的需求。在理论分析的基础上,本文采用微结构光纤测量系统,进行了微结构光纤截面参数的光学测量实验。提出了光纤旋转轴定位方法,设计了CCD采集图像的拼接技术,设计了相关法确定对称轴的方法。这些工作均可以为微结构光纤参数测量提供数据库。最后利用COMSOL Multiphysics软件的数值仿真与实验测试结果进行了对比分析。实验结果表明,微结构光纤截面参数的光学测量方法,具有较高的灵敏度,且实施条件灵活,调整简单,整个实验系统的成本较低,具有广阔的发展前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 光子晶体光纤的导光原理
• 1.2.1 带隙型光子晶体光纤
• 1.2.2 折射率引导型光子晶体光纤
• 1.3 微结构光纤的特性
• 1.3.1 无截止波长单模传输特性
• 1.3.2 极低的损耗、色散和非线性
• 1.3.3 灵活的设计
• 1.3.4 非线性效应
• 1.3.5 弯曲损耗
• 1.3.6 双折射效应
• 1.3.7 微结构光纤激光器的潜力
• 1.4 论文研究的目的和意义
• 第2章 微结构光纤截面参数光学测量的原理
• 2.1 几种常见的光纤参数测量方法
• 2.1.1 扫描阴影法和投影放大大法
• 2.1.2 前向散射法和后向散射法测量
• 2.1.3 回音波模式测量锥形光纤直径变化
• 2.1.4 光强极值法
• 2.2 衍射测量理论
• 2.2.1 一维衍射测量理论
• 2.2.2 二维衍射测量理论
• 2.2.3 三维衍射测量理论—X射线衍射技术
• 2.3 微结构光纤中光传播的特点
• 2.4 本章小结
• 第3章 微结构光纤截面参数光学实验测量系统
• 3.1 实验系统原理
• 3.2 实验系统设计
• 3.2.1 光学系统
• 3.2.2 机械控制平台
• 3.2.3 图像采集系统
• 3.3 实验系统平台的搭建
• 3.4 本章小结
• 第4章 微结构光纤截面参数光学测量的实验研究
• 4.1 微结构光纤截面结构光学测量实验原理
• 4.2 光纤旋转轴定位方法研究
• 4.3 光纤衍射条纹测试
• 4.4 采集图像数据处理
• 4.5 采集图像拼接处理
• 4.6 不同方位角对应的衍射条纹特征量
• 4.7 单模光纤衍射条纹检测
• 4.7.1 单模光纤衍射条纹测量
• 4.7.2 单模光纤自转衍射条纹测量
• 4.8 微结构光纤截面结构衍射条纹检测
• 4.8.1 微结构光纤衍射条纹测量
• 4.8.2 微结构光纤衍射条纹图谱
• 4.8.3 微结构光纤定轴实验研究
• 4.8.4 微结构光纤自转定轴实验研究
• 4.8.5 微结构光纤衍射条纹图谱测量实验研究
• 4.9 利用对称系数分析衍射条纹轴对称规律
• 4.10 本章小结
• 第5章 微结构光纤截面参数光学测量的仿真研究
• 5.1 单模光纤衍射条纹仿真
• 5.2 微结构光纤衍射条纹仿真
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢