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锥形光纤中光波导理论研究

孙爱娟  
【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。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。 本文首先采用几何理论和波动理论对锥形光纤中的光波传输问题进行了分析,随后重点运用蒙特卡罗法对该问题进行了模拟仿真,得到大量光子经过锥形光纤后的光子分布图,分析了在锥形光纤中光的传输特性和空间分布特性。结果表明,通过锥形光纤的大量光子集中在探测器中心,到达探测器某一位置的光子数随着该位置到探测器中心距离的增加而减少,并且在锥形光纤锥度比一定的条件下,改变锥形光纤长度,光子数随着长度的增加而下降,但通过锥形光纤后的光子分布是相同的:当外界折射率在小于包层折射率的某一范围内取值时,对锥度比很大的锥形光纤,其光波传输效率接近100%;而当外界环境折射率在包层和纤芯之间取值时,无论锥形光纤的锥度比大小如何,光波输出均基本稳定;在一定锥度比时,锥形光纤的能量吸收随着锥形光纤长度的增加线性增加;包层中的吸收强烈依赖于外界折射率,并随着外部折射率的增加而增加,当外界折射率与包层或者纤芯折射率相近时,吸收就会下降。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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