基于微錐結(jié)構(gòu)的光纖微光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用.pdf

1、自從微細(xì)加工技術(shù)發(fā)展以來，微米尺度的光學(xué)表面結(jié)構(gòu)被不斷地設(shè)計(jì)制作出來并應(yīng)用于醫(yī)療、通信、電子等各個(gè)領(lǐng)域，在光學(xué)這個(gè)學(xué)科上就此誕生了微光學(xué)這個(gè)前沿學(xué)科分支。微光學(xué)是研究尺度在微米量級上的光學(xué)功能器件以及表面微結(jié)構(gòu)，而光纖又可以使光路變得簡單易于使用，將光纖與微光學(xué)技術(shù)結(jié)合能夠進(jìn)一步擴(kuò)大微光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本論文著重對光纖微光學(xué)元件尤其是光纖錐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析和數(shù)值仿真，并研究制備工藝實(shí)際加工出了高精度的光纖錐結(jié)構(gòu)，通過光纖錐結(jié)

2、構(gòu)良好的準(zhǔn)貝塞爾光束聚焦特性，本文成功地將其應(yīng)用在了激光直寫、激光二極管耦合、光鑷、亞波長聚焦領(lǐng)域，為光纖微光學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
　　本論文主要有一下內(nèi)容:
　　首先，本文簡單介紹了光纖微光學(xué)技術(shù)的課題背景和發(fā)展歷程，重點(diǎn)敘述了其中光纖錐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生準(zhǔn)貝塞爾光束的聚焦特性。
　　其次，本文對光纖微錐結(jié)構(gòu)的聚焦過程做了理論推導(dǎo)并進(jìn)行了數(shù)值仿真，并簡單的介紹了現(xiàn)有的微錐結(jié)構(gòu)加工方法，選用機(jī)械研磨法實(shí)際制作了高精度的光纖微

3、錐結(jié)構(gòu)，并對出射光束進(jìn)行了測量，為下一步的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
　　再次，本文詳細(xì)闡述了基于磨錐光纖的激光直寫技術(shù)制作微型錐透鏡的制備過程，實(shí)現(xiàn)快速高精度的制作微錐透鏡，并分析了再制備過程中磨錐光纖角度、磨錐光纖與UV樹脂間距、紫外激光功率及曝光時(shí)間對成型微透鏡的影響，成功應(yīng)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)微透鏡陣列和光纖微透鏡的制作。
　　然后，本文簡單分析了激光二極管與光纖耦合的現(xiàn)狀，總結(jié)對比了現(xiàn)階段常見的幾種耦合方式的效率及優(yōu)缺點(diǎn)，提出使用

4、激光直寫方法制作光纖微透鏡用于激光二極管耦合，并詳細(xì)描述了在Zemax中建立模型進(jìn)行仿真的過程，介紹了光纖微透鏡的制作流程，并對實(shí)際耦合效率進(jìn)行了測量及優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了最高最高53.5％的耦合效率。
　　接著，本文介紹了光鑷的研究現(xiàn)狀，分析了空間型光鑷和光纖型光鑷的各自優(yōu)缺點(diǎn)，本文結(jié)合了LP21模式的彎曲無關(guān)性和旋轉(zhuǎn)線性特性以及光纖錐結(jié)構(gòu)優(yōu)良的聚焦性能，搭建了新型的四斑光鑷系統(tǒng)，并突破性地實(shí)現(xiàn)了光纖光鑷對生物細(xì)胞低損傷的捕獲、移動(dòng)和旋