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多模锥形光纤锥端特性的研究

朱永涛  
【摘要】: 随着光电子技术的飞速发展,锥形光纤不仅广泛应用于医学、近场光学显微镜以及光孤子通信,而且还可以融合成光锥作为传像器件,其特性及其应用愈来愈受到重视。目前,锥形光纤中的光波传输和光能分布问题,无论是理论,还是实验均没有完全解决。因此研究锥形光纤器件的锥区特性是非常必要的,不但有利于锥形光纤器件性能的提高,也可以进一步促进光纤器件的发展。 本论文通过对国内外各种锥形光纤技术的调研和比较,主要进行了以下几项工作: 1.介绍了光纤的基本概念及分类,并对光纤技术的发展及其在通信、医疗等领域的应用做了简单的阐述。 2.详细的阐述了光纤光学的波动理论及光线理论基础。 3.介绍了锥形光纤的结构,重点分析了锥形光纤中光波传输、耦合、偏振等特性。 4.提出了一种分析锥形光纤的新方法,利用特殊光线光路图分析了不同锥角大小条件下锥端光线传输特性,从锥形光纤入射孔径角和出光发散角两个方面展开讨论,首次推导出了锥角大小与锥端孔径角及出光发散角的定量关系,求出了锥形端最大孔径角及发散角满足的条件。 5.设计了测试系统,按照理论指导制备了不同锥角的锥形光纤,并对制备的锥形光纤进行实验测量。实验结果分析证明,按照理论指导研制的特殊角度的锥形光纤出光发散角相对于平端面光纤增大了3-4倍,这种锥形光纤经过改进后可用于激光医疗,如光动力疗法中需要的大角度出光光纤头,也可用于与LD耦合以提高耦合效率。这些研究结果对锥形光纤的优化设计及实际应用提供了重要依据。


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