熔錐耦合型球微腔器件的理論分析及其CO-,2-激光加工制備.pdf

1、本論文研究利用CO2激光作為熱源加工制備熔錐光纖耦合型光學(xué)球微諧振腔器件。搭建球微腔及其耦合用熔錐光纖的一體化制備裝置，完成了微米量級(jí)的球微腔的制備。理論上，討論了熔錐光纖耦合型光學(xué)球微諧振腔器件對(duì)于熔錐錐腰直徑和球微腔直徑的要求。對(duì)熔錐光纖和微球之間的耦合性質(zhì)進(jìn)行研究。 文章首先對(duì)近年來(lái)球微腔特性的研究狀況和球微腔耦合器的近期發(fā)展作了簡(jiǎn)要回顧。從通信波段應(yīng)用的角度出發(fā)，選擇了現(xiàn)今比較成熟的熔錐光纖耦合型球微腔光器件作為研究對(duì)象

2、。在對(duì)幾種球微腔和熔錐光纖的制備方法進(jìn)行比較后，選擇了CO2激光作為熱源進(jìn)行加工制備。 通過(guò)對(duì)球微腔的光場(chǎng)特性和熔錐光纖的傳輸特性各自獨(dú)立的分析，給出球腔直徑和熔錐光纖錐腰直徑的選擇依據(jù)。采取弱導(dǎo)近似的方法對(duì)不同半徑的錐腰中歸一化徑向相位常數(shù)U和傳播常數(shù)較精確數(shù)值計(jì)算，給出了熔錐光纖錐腰作為球腔激光輸入輸出耦合器件，對(duì)于不同直徑球腔匹配時(shí)的錐腰直徑。利用H.J.Shaw提出的單模光纖定向耦合器的分析方法，結(jié)合微球諧振腔的特點(diǎn)，對(duì)

3、熔錐光纖與球微腔耦合系統(tǒng)進(jìn)行近似的理論分析。采取這種近似方法對(duì)熔錐光纖與球微腔耦合系統(tǒng)處于強(qiáng)耦合、弱耦合和臨界耦合的理論模擬和分析與業(yè)已報(bào)道實(shí)驗(yàn)的結(jié)果基本一致。 在結(jié)構(gòu)和控制方法上對(duì)國(guó)外CO2激光熔拉錐系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)裝置。選用了焦距更短的聚焦透鏡。對(duì)光纖熔拉加工過(guò)程中熱平衡時(shí)光功率條件進(jìn)行了計(jì)算，利用理論計(jì)算的結(jié)果簡(jiǎn)化了裝置的控制方法。收到了良好的實(shí)驗(yàn)效果。 最后將CO2激光熔拉錐系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，使其同時(shí)具備加