一、Guided Modes of Hollow Optical Fiber Based Components: Analytical Solutions（论文文献综述）
武刚[1]（2021）在《光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究》文中提出伴随着5G、云计算、大数据和人工智等IT技术的迅速发展,作为其主要支撑的光通信技术也迎来了新的变革与挑战。为了实现更高的数据传输速率,光通信系统中各类光模块和光器件性能大幅提升,并逐渐向小型化、高速化、集成化的方向发展。其中,硅基亚波长光栅因其卓越的光学衍射特性,被广泛应用于激光器、光探测器、耦合器、滤波器、传感器等光电子器件中,并可利用它们实现更为复杂的光子集成电路。此外,基于高品质因子微腔的多种功能器件的出现,极大地推动了光子集成和光子芯片等领域的发展。本文主要围绕亚波长光栅分束器及一种屋形光学谐振腔展开理论分析及实验研究,主要的创新点和研究成果如下:1.研究了非周期亚波长光栅的衍射光波前相位控制特性,提出了透射光为平行光束的一维亚波长光栅功率分束器,设计了偏转角分别为15°和30°、功率比为1:2的1×2功率分束器,仿真得到分束后两光束的偏转角分别为14.4°和29.5°,功率比约为1:1.87,与设计值基本相符。此外,还提出了一维亚波长光栅合束器、透射光为会聚光束的一维亚波长光栅功率分束器、一维亚波长光栅双焦透镜等结构,并对这些器件的性能进行仿真验证。2.提出了基于双层结构一维条形亚波长光栅的偏振分束器,设计了焦距40μm,能够实现波长1.55μm、垂直入射的TM偏振光反射会聚、TE偏振光透射会聚的偏振分束器。仿真得到的TM反射光束焦距为40 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.88 μm,总反射率为90.8%;TE透射光束焦距为38.3 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.7 μm,总透射率为82.4%。该器件能够很好地实现两种正交偏振态的分离,并使分束后的光束各自会聚。3.提出了基于二维块状亚波长光栅的1×N功率分束器,理论分析中,设计了焦距为10 μm的透射型1×3和1×4功率分束器,仿真得到二者的焦距分别为9.5 μm和9.7 μm,总透射率分别为89%和87.2%,焦平面上各会聚点光场强度的半高全宽均小于2 μm。实际使用中,在SOI晶片上制备了焦距为150μm、半径为216 μm的圆形1×3功率分束器和边长为370 μm的方形1×4功率分束器,测量得到两功率分束器的焦距约为170 μm,焦平面上会聚光斑轮廓清晰。4.提出了基于二维块状亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜和柱面分束透镜。理论分析中,设计了焦距为6 μm的凸柱面透镜和凹柱面反射镜,仿真得到二者的焦距分别为5.85 μm和5.6μm,两线状会聚光斑光场强度的半高全宽分别为0.82μm和1.08 μm。实际使用中,制备了周期为0.6 μm、焦距为250μm、面积为400 μm×400 μμm的亚波长光栅凸柱面透镜,在600 μm处测得透射光束的线状远场图像,两正交方向光斑光场强度的半高全宽分别为250 μm和680 μm。当改变入射光的偏振方向时,线状光斑的归一化强度保持不变,表明基于二维亚波长光栅的柱面透镜具有低的偏振敏感性。此外,还制备了 1×2柱面分束透镜,并对其衍射特性进行测试。5.提出了基于二维块状亚波长光栅的光束偏转器,理论分析中,设计了面积为7.8μm×7.8 μm、偏转角分量为α=30°（光束在光栅平面内投影与χ轴的夹角）、β=30°（光束与z轴夹角）的光束偏转器,仿真得到光束偏转角α和β分别为31.4°和29.5°。实际使用中,制备了面积为400μm×400 μm、两偏转角分量均为30°的光束偏转器,测量得到两偏转角分量分别为α测=29.5°、β测=29.6°,实现了对平行光束精确的偏转控制。6.与他人合作提出并实现了与亚波长光栅功率分束器混合集成、对称分布的三单元/四单元单行载流子光探测器阵列。在-2V偏压下,测量得到与1×3光栅功率分束器集成的三单元光探测器阵列的最大射频输出功率为11.5 dBm@15 GHz,饱和光电流为70 mA@15 GHz;与1×4光栅功率分束器集成的四单元光探测器阵列的最大射频输出功率为13.1 dBm@15 GHz,饱和光电流为91 mA@15 GHz。和相同结构的单个单行载流子光探测器相比,饱和特性有较大的提升。7.提出了一种由非平行反射镜构成的屋形光学谐振腔,分析了不同区域入射光束的谐振条件,仿真得到顶部反射镜倾角为1°、高度为4.468μm、宽度为14.976μm的屋形谐振腔TE20,1模线宽小于0.008 nm,品质因子不小于1.938×105。与具有相同尺寸参数的平行平面腔相比,屋形谐振腔能够将光场限制在更小的区域,实现了更小的光谱线宽、更高的品质因子和更小的模式体积。此外,还提出一种扩展结构的锥顶形光学谐振腔,并对其谐振特性进行了理论分析。
周勇[2]（2021）在《倏逝场在原子介质中非线性传播特性研究》文中研究表明光与物质相互作用的研究一直是备受人们关注的领域。近年来,随着人们对微纳光子器件应用的迫切需求和微纳加工技术的日益成熟,微纳波导体系中光与相干介质相互作用的研究逐渐发展成为微纳光学中最活跃的分支之一。微纳波导中的电磁场模式分布通常为倏逝波,即电场强度在垂直波导表面方向随远离界面的距离呈指数形式衰减,如金属微纳波导中的表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,简称为SPPs）、纳米光纤表面倏逝波等,其具有局域场增强等优异特性,可以显着增强光场与介质的相互作用,从而实现两者的强耦合相互作用并促进非线性光学现象的产生,这就为研究非线性和量子干涉效应提供了新的平台与课题,同时也带来了获得有关科学发现与应用的新契机。本文的主要目的是通过对金属-电介质-金属波导和纳米光纤中倏逝波与相干介质的量子干涉及非线性效应的研究,深入发展处理微纳波导体系中倏逝波与原子介质共振相互作用的基本理论和计算方法,并探索其在微纳集成全光信息处理中的潜在应用。本文的主要研究内容和结果包括以下几个方面:1、金属-电介质-金属波导中SPPs俘获及轨迹相干操控的研究。研究了MDM（Metal-Dielectric-Metal,简称为MDM）波导中反对称横磁模式与倒Y型四能级热原子气体的共振相互作用,基于双电磁感应透明（Double Electromagnetically Induced Transparency,简称为DEIT）机制和交叉相位调制（cross-phase modulation,简称为CPM）,我们提出了一种实现低损耗SPPs俘获及操控的非线性磁光调控方案。首先,利用非相干泵浦机制极大地抑制了波导中SPPs的欧姆损耗,实现了慢光SPPs的线性长距离稳定传播。其次,利用波导中SPPs与倒Y型能级激发构型热原子气体的DEIT所提供的巨克尔效应和SPPs的衍射效应相平衡,实现了SPPs孤子的产生,并利用SPPs孤子和CPM实现了对弱光水平SPPs的俘获,进一步通过对被俘获SPPs的调控,实现了散焦SPPs的再聚焦。最后,利用外加梯度磁场,实现了SPPs的类斯特恩-盖拉赫效应,即SPPs在梯度磁场中可以发生偏转,通过调整外加梯度磁场的空间分布和时间,我们实现了对SPPs轨迹的操控。该研究所得到的结果在未来全光芯片上光集成、光信息处理等领域均具有潜在应用价值。2、纳米光纤表面慢光孤子存储及读取的研究。研究了纳米光纤表面基模与三能级Ladder型里德堡原子气体的共振相互作用,并在理论上实现了非线性区间纳米光纤系统中基于电磁感应透明机制（electromagnetically induced transparency,简称为EIT）的光存储效应。由于光被紧束缚在纳米光纤表面,光与原子的相互作用变强,EIT效应也得到增强。由于模式的非均匀分布,EIT的色散也具有空间分布不均匀的特征。我们发展了一套系统地处理体系中非均匀效应的平均场理论,发现了纳米光纤表面孤子的存在,并基于EIT机制实现了纳米光纤表面孤子的高效率、高保真度的存储与读取。同时,提供了优化纳米光纤表面孤子存储的理论方案。该工作在光互联、全光信息处理等领域具有重要应用价值。3、掺杂稀土离子晶体材料中量子干涉效应的研究。我们选取了两种典型的能级激发构型,包括Λ型和V型,考虑了能级的非均匀展宽,系统地研究了光与多能级掺杂稀土离子晶体材料共振相互作用过程中量子干涉效应的特性。研究发现,在弱控制光条件下,Λ型系统中存在相消量子干涉,导致了探测光的吸收谱在共振频率附近出现EIT效应,随着控制光的强度逐渐增强,吸收谱中量子干涉效应的贡献逐渐减少。对于双峰结构的吸收谱随着控制光强逐渐增强,发生了EIT-Autler-Townes分裂渡越效应。而在V型系统中,探测光吸收谱中透明窗口的出现主要是由于饱和吸收效应,其量子干涉为相长干涉。该工作发展了一套处理非均匀展宽介质中光谱分解的方法,所得到的结果在固态全光信息处理等领域具有应用价值。本论文共由六章组成:第一章为综述,主要介绍了在微纳波导结构中倏逝波与相干介质的相互作用,并介绍了表面等离激元的非线性效应和磁光调控,以及光孤子及非线性光脉冲的存储及读取的研究进展。第二章主要介绍了文章所研究的微纳波导的电磁场模式分析的理论方法,并介绍了研究光与物质相互作用的一般理论方法。第三章到第五章是基于理论方法开展的研究工作。第三章对金属-电介质-金属波导结构弱光场信号的俘获及轨迹操控进行了研究。第四章研究了纳米光纤中基于电磁感应透明机制的光存储及读取。第五章研究了掺杂稀土元素晶体材料量子干涉效应。第六章是对所做工作的总结,并展望未来的研究工作。
张开富[3]（2021）在《D型光子晶体光纤传感特性研究》文中进行了进一步梳理光子晶体光纤（Photonic Crystal Fibers,PCF）集成了光子晶体带隙调控光传播和光纤导光的两个特性,故广泛应用于新型光纤传感领域。其中,D型PCF的非圆对称结构能增强纤芯模式与样品的耦合作用,提升传感性能;其平整的侧抛光结构不仅易于样品填充,还易于结构镀膜。当D型PCF与表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）技术结合时,其结构优势解决了PCF气孔内镀膜困难的工艺问题,因此受到人们的极大关注。本文构建了两种D型PCF传感器结构模型,以其传感性能的提升和检测参数多样性为目的进行研究。本文主要研究工作如下:首先,设计了一种新颖的D型对称双芯光子晶体光纤表面等离子体共振折射率传感器。利用该结构中双芯与金属传感层界面处产生的表面等离子体共振效应,结合不同的金属传感层,在可见光与近红外波段获得显着的双谐振峰现象。采用有限元法分析了双谐振峰的相互独立性,研究了该结构中空气孔间距、直径和金属传感层厚度、纳米线半径及纳米线间距对双峰的影响。结果表明,在优化结构参数后,双峰谐振使得传感器具有良好的传感性能。在折射率为1.32～1.43内,与双谐振峰对应的平均灵敏度分别高达6209.09 nm/RIU和8390.91 nm/RIU,品质因数分别大于19.64 RIU-1和27.06 RIU-1。然后,为突破传感参量单一在应用领域的局限性,提出了一种基于D型PCF-SPR的集成多参量传感器模型。在传感器的侧抛光面涂覆金薄膜,形成折射率传感通道,检测样品的折射率;在纤芯相邻的两个空气孔内填充磁流体和温敏介质,利用磁光效应和温敏效应分别形成磁场强度传感通道和温度传感通道,从而设计出能同时完成折射率、温度、磁场强度检测的集成多参量传感器结构。结果显示,在1.35～1.41的折射率范围内,平均灵敏度为4666.67 nm/RIU;在20～50℃温度范围和20～300 Oe磁场强度范围内,平均灵敏度分别为-1.62143 nm/℃和0.09427 nm/Oe。最后,从器件制造工艺出发,到整个传感系统的构建,对D型光子晶体光纤传感模型的实现方案进行了展望,为今后的实验验证做出准备工作。
白冰[4]（2021）在《硅基表面等离激元偏振调控器件研究》文中指出近年来,以硅基光电子技术为代表的片上集成技术越来越受到学术和产业界的关注。尽管硅与包层材料之间的高折射率差显着减小了器件尺寸,但偏振态对硅基光电子器件和回路的性能产生了非常显着的影响。目前,大多数的硅基片上偏振调控器件都是介质波导结构。由于介质材料的双折射效应较弱,器件尺寸往往较大,且结构相对复杂。表面等离激元是一种存在于介质和金属界面的特殊表面波,可以将光场能量很好地限制在界面附近,具有亚波长尺度的光场限制能力。更为重要的是,表面等离激元是横磁模,具有天然的偏振敏感性,为超小型的硅基偏振调控器件的研究提供了全新思路。其与硅基光波导结合可以有效调控波导模式的有效折射率和光场分布,显着增强器件的双折射效应,有望实现超小型、高性能的片上硅基表面等离激元偏振调控器件。本论文围绕片上偏振调控技术,以硅基混合表面等离激元波导为基本结构,研究超小型片上偏振调控器件。通过引入金属结构增加设计自由度,探索硅波导与硅基混合表面等离激元波导光场模式分布的特点。在SOI（Silicon-on-Insulator）材料平台基础上,提出了两种混合表面等离激元波导偏振调控器件,并且探讨了利用偏振转换实现片上光子加法器的可能。本论文的主要创新成果总结如下:1.提出了一种基于中空型硅基混合表面等离激元波导的TM模式片上起偏器。通过优化锥形波导结构,并且利用TM模式的光场限制能力,有效阻断了TE模式的传播。由于硅波导上方的金属条宽度远大于波导宽度,该结构无需金属与波导的精确对准,增大了工艺容差,有效降低了工艺难度。分析结果表明,在整个C波段,器件消光比大于34 d B且插入损耗小于1 d B。当器件长度为4μm时,在1.55μm波长下消光比可达57.7 d B,插入损耗为0.145 d B/μm。2.提出了一种基于弯曲非对称定向耦合的超小型片上偏振旋转分束器。在表面等离激元与弯曲波导结构的共同作用下,交叉偏振耦合系数得到了显着增大。分析结果表明,器件耦合长度仅为5.21μm。通过表面等离激元调控光场分布和波导模式有效折射率,器件TM-TE模式的偏振转化效率可达99.9%。1.55μm波长下,TM模式和TE模式的消光比分别为20.6 d B和32.5 d B。在80 nm带宽范围内,偏振转化效率大于90%,通道串扰小于-19 d B。3.提出了基于硅基表面等离激元加法器的光子神经网络。面向双端口光子卷积神经网络,对其中的矩阵相乘部分进行了理论研究与实验验证,测试结果表明该结构具备10GOPS的光域矩阵乘加计算能力;利用同一波导中TM与TE偏振态良好的正交性以及不同波导之间的偏振交叉耦合,设计了双端口硅基表面等离激元光子加法器,对矩阵相乘部分的输出实现了稳定可靠的光域求和运算。面向多端口光子储备池计算网络,利于多个偏振模式的正交性,设计了多端口硅基表面等离激元光子加法器,对随机投影层的多通道输出实现了求和运算,且器件尺寸相对紧凑。
邱建榕[5]（2020）在《OCT光纤探头的研制与成像应用》文中指出光学相干层析（optical coherence tomography,OCT）是一种无损伤、能获得活体组织和器官的三维结构和/或功能信息的成像手段。与内窥技术结合,OCT能获得人体内部组织和器官的高分辨率断层图像,对生物医学研究有重要意义。OCT探头是内窥OCT系统的核心,但探头的主要光学性能如:横向分辨率、焦深、工作距互相矛盾,在微型探头中尤其突出。本文研究和利用光波在阶跃折射率光纤中的模式干涉,研制适用于OCT的光束优化的光纤探头。本文尝试研究可用于临床应用的小型化、易弯曲、传输效率高、成像质量好的光纤探头,并初步探索其成像应用。此外,本文还研究超声-OCT联合探头,通过探索两种成像模式结合以突破光学成像系统的穿透深度的限制。主要研究内容和创新成果如下:1.研制高传输效率的无透镜光纤探头。在现有的“基于拉锥结构的全光纤OCT探头”的基础上,首次利用大纤芯光纤的基模和高阶模实现无透镜探头的光束调控。推导拉锥段的临界拉锥角,以获得较短的硬端长度同时保持高传输效率。研究拉锥角一定时,拉锥段的长度对大纤芯光纤中模式的调控能力。研究存在两个光纤模式时,拉锥段和大纤芯光纤的长度对输出光束的调控。验证多模光纤探头在OCT成像应用中的可行性:（1）研究存在明显高阶模式时,多模传输对OCT成像的影响;（2）研究宽带光照明下,多模光纤探头的收集效率对波长的依赖性。制造侧向无透镜光纤探头,研究探头对活体生物样本和管状样本的OCT成像应用。所制作的探头的外径为0.34mm,在0.6mm的成像范围内实现了优于30 μm的横向分辨率,显示出与台式系统相媲美的成像质量。2.研制基于光纤型光瞳滤波器的焦深拓展的光纤探头。提出利用大纤芯光纤的双模干涉,在光纤透镜的入瞳处形成环形照明的焦深拓展方法。研究几种典型参数下,光纤型光瞳滤波器的焦深拓展效果。调查不同滤波器下,探头的收集效率和旁瓣水平。研究滤波器参数对探头内部端面的反射的调控。针对具有最大焦深拓展的参数组合,研究探头中各光纤的长度切割误差对光学性能的影响,确定探头的制作允差,验证该焦深拓展技术在易于制造方面的优势。研制光纤的精确切割装置,制造光纤探头并且实验验证探头的横向分辨率和焦深拓展倍数。仿真结果显示探头的最小光束直径为4.6 μm,工作距为130μm,焦深为195 μm,旁瓣水平低于3%,实现了 2.6倍的焦深拓展和约90%的光传输效率。探头中光纤的长度允差为-28/+20 μm。所制作的探头的外径为0.125 mm,实现了优于4.9 μm的最优横向分辨率和不小于186μm的焦深。3.研制具有优化的焦深、工作距和轴向光强均匀性的探头。在“光纤探头的焦深拓展技术”的基础上,进一步研究和比较多模干涉场的两种放大方式:衍射放大和成像放大,从而获得更长的工作距。针对现有多模光纤探头技术中存在的轴向光强不均匀的问题,提出调控模间相位差是关键。提出基于特征模展开的、适用于多模光纤探头的快速仿真方法,并对探头参数进行穷举优化。选择最优的探头设计进行制作,研究探头对活体生物组织的三维成像应用。所制作的探头的外径为0.125 mm,实现了优于4.4 μm的最优横向分辨率、211μm的焦深和174 μm的工作距。与具有相同横向分辨率的传统光纤探头相比,所提出的探头实现了 2倍的焦深拓展、1.7倍的工作距延长以及仅1.4dB的峰值灵敏度下降。所提出的快速仿真方法的单次仿真时间约0.6秒,与光束传播法相比实现了 1～2个数量级的速度提升同时具有满意的计算精度。4.研制超声-OCT联合成像系统的OCT部分,以及联合探头。在实验室现有的研究基础上,进行光纤扫频OCT系统的紧凑化,制作适合超声-OCT联合探头的近端扫描驱动装置。制作超声-OCT联合探头,并对人造样本进行验证性成像。联合探头的外径为3.5 mm,硬端长度约19mm。其中光学组件的外径约1 mm,实现了10μm的最优横向分辨率以及在1mm深度范围内实现了优于30 μm的横向分辨率。所设计的近端扫描驱动装置的最高转速为25 rps。
付晓红[6]（2020）在《氧化铝和氧化锗空芯光纤传输性能研究》文中提出CO2激光器具有较高的光电转换效率,连续输出激光功率可以达到上千瓦。金属、陶瓷、高分子材料和人体组织对CO2激光有较强的吸收,使得CO2激光在材料加工、激光诱导核聚变、激光手术等领域有较大的应用潜力。在传输CO2激光的中红外波导研究中,空芯光纤凭借无端面反射、耦合损耗小、散热性好、能量损伤阈值高等特性而备受关注。当前,开发制作成本低、能够稳定传输大功率CO2激光的中红外空芯光纤仍然具有挑战性。此外,先前的研究主要集中在室温环境下光纤的传输行为,限制了其在低温环境条件下的应用。本文探讨了使用具有较低制作成本的氧化铝多晶毛细管空芯光纤传输较高功率CO2激光的潜力,并研究了氧化铝和氧化锗中红外空芯光纤在低温下的传输性能。通过实验测量和理论分析表明氧化铝多晶毛细管空芯光纤在CO2激光波长附近有一个较宽的低损耗窗口。实验分析了12 mm内直径光纤样品传输CO2激光的损耗,其中内直径1.5 mm的光纤样品的直线损耗可以低至0.12 dB/m。对输出光束的能量分布和发散角进行了分析,内直径1.5 mm的光纤样品具有较好的光斑输出质量,发散角低至13.6 mrad。研究中也通过轴向偏移法分析了内直径1 mm光纤样品的弯曲传输损耗和对应的能量分布与发散角,光纤样品在010cm偏移距离时具有?1.79 dB/m的损耗,发散角?33 mrad。通过修正泄漏型空芯光纤温度分布的理论模型,我们计算并测量了氧化铝全反射型多晶毛细管空芯光纤传输激光时的纤体温度分布曲线。纤体温度呈周期性振荡下降分布,在耦合端的温度极大值随空芯直径减小而升高,它是影响光纤最大传输功率的关键因素。结合光纤材质的热性能参数进行仿真模拟发现,内直径2 mm的氧化铝多晶空芯光纤具有稳定传输高达1265 W连续CO2激光的潜力。探究了氧化锗金属毛细管和氧化铝多晶毛细管中红外空芯光纤在液氮温度下传输CO2激光的性能。光纤样品在低温下输出激光功率急剧下降,其中,氧化锗金属毛细管空芯光纤的输出激光功率从2.90 W下降至1.3 W,氧化铝空芯光纤从3.06 W下降至0.93 W,都偏离室温环境中的正常传输行为。为探究这种反常现象,我们分析了氧化锗和氧化铝材料在低温下的光学常数,并比较了不同空芯气体介质和芯径光纤在低温下传输激光的性能。结果表明,低温下纤芯内水蒸气冷凝和空气液化是导致光纤输出功率水平降低的主要原因。提出了一种在低温条件下可使空芯光纤长时间稳定工作的新方法,对于内直径2 mm的氧化锗金属毛细管光纤和氧化铝多晶毛细管空芯光纤,分别以最佳氮气流量值7.5 mL/min和3 mL/min从光纤样品中间位置向纤芯内泵入氮气时,可以使光纤样品在低温下始终稳定地传输激光,即恢复到室温环境下的正常传输水平。
李宏勋[7]（2020）在《高效率柱矢量光纤激光器》文中研究指明柱矢量光束（Cylindrical vector beam,CVB）是光场偏振调制的产物,区别于传统线偏振和圆偏振光束的横向均匀偏振分布,其横向截面的偏振分布呈现中心对称分布,由于中心存在偏振奇点,因此柱矢量光束中心强度为零,其强度分布呈现“甜甜圈”型。基于柱矢量光束独特的聚焦特性和柱对称偏振分布,其在光镊、超分辨显微成像、表面等离子体激发和激光加工等领域有着巨大的应用潜力及应用价值,受上述应用的牵引,柱矢量光束的生成方法受到了越来越多的关注,尤其是在全光纤结构中的生成方法。但是鉴于目前CVB光纤激光器多为基模谐振,然后通过模式转化器件实现柱矢量光束输出,由于模式转化器件插入损耗和转化效率的影响,其输出效率和输出功率受限,为了解决上述输出受限的问题,我们提出高阶模式直接谐振方案,并设计拉制了新型结构增益光纤实现了柱矢量光束输出效率的高效提升。本文主要工作和成果如下:1、提出并验证了光纤布拉格光栅的偏振依赖性,我们利用该特性搭建了一种能够实现多波长振荡以及横模可调谐的光纤激光器。在该激光器中,通过调谐激光腔内的偏振控制器,很容易地实现了单波长振荡、双波长振荡和三波长振荡,并且可以对输出模式进行调节。另外,在该激光器中还获得了高纯度的柱矢量光束,其模式纯度均大于97%。2、基于光纤布拉格光栅的偏振依赖性,搭建了高阶模式直接谐振的CVB光纤激光器。另外,设计并拉制了环形掺杂YDF,该光纤中Yb离子在纤芯中呈现环形分布,与柱矢量模式的环形强度分布更加匹配,因此将该光纤应用于CVB光纤激光器中,提升了 CVB模式的竞争力和输出效率,激光器输出CVB模式纯度大于93%,中心波长为1054.58nm,30 dB线宽为0.13nm,其斜率效率高达53.3%。3、设计并拉制了环形纤芯YDF,并采用该光纤搭建了一个全光纤CVB激光器,首次在全光纤激光器中实现了环形掺杂和环形光束泵浦,其中环形掺杂抑制了基模谐振,提升了 CVB模式的竞争力;环形光束泵浦提升了泵浦光与信号光的交叠比例,使泵浦光得到高效的吸收。由于环形纤芯YDF的作用,激光器实现了高阶模式直接运转,而且该激光器输出效率得到了有效提升,获得了纯度为93.2%的径向偏振光束。激光器输出连续激光的中心波长为1055.46nm,30dB线宽为0.14nm,在合适增益光纤长度下,斜率效率高达64.5%。4、提出并搭建了高阶模式直接谐振的调QCVB光纤激光器,避免了模式转化器件的高插入损耗。该激光器通过一对光纤布拉格光栅使激光腔内实现高阶模式谐振,同时使用二硫化钨作为可饱和吸收体。输出激光中心波长为1055.98 nm,30dB线宽小于0.19 nm,其斜率效率高达39%,而且脉冲重复频率在44.18kHz到58.16kHz之间调谐。当泵浦功率为92.3mW时,输出脉冲对应的重复频率为44.18kHz,脉宽2.67μs,此时获得最大单脉冲能量为299nJ。另外我们还提出了少模光纤布拉格光栅滤模方案,获得了高纯度的CVB脉冲。5、刻写了超宽转化谱的长周期光纤光栅,在125nm范围内转化效率高于93.7%,采用该长周期光纤光栅在1.0μm波段实现了超快锁模CVB光纤激光器。腔内转化方案采用宽谱反射的镀金跳线头作为输出耦合器,结合长周期光纤光栅作为模式转化器件,输出锁模CVB脉冲的光谱宽度为5nm,脉冲宽度为168ps,模式纯度大于95%;腔外转化方案采用模间干涉锁模机制,将长周期光纤光栅置于腔外进行模式转化,输出了高纯度的锁模CVB脉冲,光谱宽度为10nm,脉冲宽度为420fs。本论文的创新点:1、首次从实验上验证了光纤布拉格光栅的偏振依赖性;基于少模光纤布拉格光栅的偏振依赖性,提出并演示了一种能够实现多波长振荡以及横模可调谐的全少模光纤激光器。2、基于少模光纤布拉格光栅的偏振依赖性搭建了高阶模式直接谐振的CVB光纤激光器,设计并拉制了环形掺杂YDF用于实现柱矢量模式输出效率的提升;更进一步地设计和拉制了环形纤芯YDF,应用该光纤实现了环形掺杂、环形光束泵浦和高阶模式直接谐振,高效地提升了柱矢量光束输出效率。3、提出并搭建了高阶模式直接谐振的调QCVB光纤激光器,避免了模式选择器件插入损耗和转化效率的限制,实现了调Q CVB脉冲输出效率的提升;另外提出了少模光纤布拉格光栅滤模方案,用于实现CVB模式提纯。4、利用超宽转化谱长周期光纤光栅和宽谱反射的镀金跳线头解决了锁模CVB光纤激光器中输出光谱宽度和模式转化质量的不可调谐性,获得了宽谱高质量的锁模CVB脉冲;另外采用腔外转化方案,在1.0μm波段获得了高质量的fs级锁模CVB脉冲。
苑立波[8]（2019）在《多芯光纤特性及其传感应用》文中指出作为空分复用的多芯光纤成为进一步增大光纤通信容量的最后一块处女地,近几年来格外引人注目,已经有了大量的关于解决扩容增速的报道。本研究围绕多芯光纤的基本性能,特别是在非光纤通信及其传感应用方面,给出了较为全面的综述。讨论了多芯光纤有关的问题,包括芯间耦合与串扰问题、多芯光纤的传输特性与弯曲特性、多芯光纤的分束与连接技术,以及多芯光纤的锥体耦合技术等多芯光纤在光通信技术领域涉猎的核心问题,同时也讨论了新型中空椭圆形多芯保偏光纤,并给出多芯光纤在大功率光纤激光器、光纤干涉方面的若干应用实例,重点介绍了多芯光纤在传感领域的若干应用。
徐哲[9]（2019）在《基于光纤的空间结构光场调控技术研究》文中研究指明近年来,随着激光的特性被不断深入认识,激光技术的应用也得到迅速发展。由于结构光场具有特殊的空间相位、强度及偏振态分布特性,在诸多领域均具有广泛的应用前景与重要的研究价值,引起了国内外学者的广泛关注,目前已成为光学与相关学科领域的前沿研究热点之一。结构光场通常通过空间光调制器或数字微反射镜来调控。但由于这种设备体积通常较大,难以集成化,在部分场景中较难使用。光纤具有结构尺寸小,传输损耗低等优势,可以通过调控光纤结构来调控光纤内传输的光场。在光纤中,不同波长、偏振分布、强度的结构光场同轴传输,在受激发射损耗超分辨成像与复用等领域也具有显着优势。由于光纤作为光场调控器件更灵活,体积更小,具有更高的集成化可能,对光纤结构光场的研究与应用具有特殊并重要的意义。本文开展了基于光纤的一阶光涡旋/LP11模式光束产生技术以及基于多模光纤微球透镜的一阶光涡旋/LP11模式光场聚焦技术的理论与实验研究,主要的研究内容与成果包括:1、提出并实现了一种新型的光纤型宽带一阶光涡旋/LP11模式产生装置方案。该装置通过端对端非对称连接的方式激发高阶模式,通过调节偏振控制器对模式之间的相位差进行调控,进而实现了基模高斯到±1阶光涡旋与LP11模式的转换,且输出光场可以在±1阶光涡旋与LP11模式之间任意调控。同时,装置中的光纤偏振控制器与线偏振片可以对非转换的基模高斯成分进行滤出,有效提高模式纯度。该装置带宽较高,制作简单,成本低,存在较高的应用价值。2、理论与实验研究了微球型光纤透镜对于高阶光纤模式的聚焦特性。采用了一种在光纤端面固定高折射率微球的方法制作光纤微球透镜。与传统的光纤微透镜相比,这种光纤微球透镜成本低,结构简单,并可以通过级联微球的方式实现扩展,具有良好的可扩展性。这为高阶光纤模式聚焦光场的产生提供了理论依据与思路。
曲洪坤[10]（2018）在《多矩形芯光纤设计、制备及其光学特性研究》文中研究指明集成干涉仪由于灵敏度高、测量范围大以及可靠性高已经被广泛的应用到传感领域。多芯光纤在集成干涉仪中发挥着重要作用,在环境传感和弯曲传感等方面已经有所应用。多芯光纤集成干涉仪的优点如下:尺寸小、灵活应用和热敏感性小。但是集成干涉仪通常是由传统的低双折射光纤构成,在传感器工作过程中存在信号偏振衰退现象,导致传感器性能降低。为了减小偏振衰退,本文提出了一种多矩形芯光纤,由于纤芯是矩形的且纤芯和包层的不对称,这种光纤可以产生高双折射。本文主要从以下几个方面进行研究:（1）根据纤内集成干涉仪存在的偏振信号衰退现象,提出了高双折射多矩形芯光纤。对多矩形芯光纤的理论进行了简单的介绍。（2）多矩形芯光纤结构设计以及参数优化,实心结构光纤由高折射率纤芯和纯二氧化硅包层组成,三个矩形芯在同一个圆周上,矩形芯中心与圆的中心连线之间的夹角为120°;空心结构光纤中间是一个大空气孔,三个高折射率矩形芯在同一个圆周上,矩形芯中心与圆的中心连线之间的夹角为120°,光纤包层材料是不掺杂的二氧化硅管。（3）利用有限元分析方法（FEM）,结合多物理场仿真软件COMSOL对多矩形芯光纤光学特性进行仿真分析,主要分析以下特性:光纤模式特性、光纤的模式双折射、倐逝场特性以及单个矩形芯光纤弯曲损耗特性。其中对模式双折射进行了仔细研究,包括几何参数、材料参数以及应力棒介入对模式双折射的影响。（4）多矩形芯光纤制作方法和步骤,包括改进MCVD制做锗掺杂芯棒技术、划片切割成槽-堆积法组制预制棒技术和多矩形芯光纤的拉丝技术。（5）空心结构多矩形芯光纤模式双折射影响因素以及控制方法。可以调整纤芯的尺寸、纤芯锗掺杂浓度和纤芯距离空气孔的距离来调整双折射大小。还可以在中间空气孔出引入一个应力棒,这样会产生较大的内应力,实现高双折射。在中间空气孔中填充不同折射率的液体,此时纤芯中的光会更多的渗透进入空气孔区域,空气孔区域倐逝场会增强。单个矩形芯光纤可以通过向某个固定方向弯曲实现单偏振。经过研究表明,我们提出的多矩形芯特种光纤拥有高双折射特性,其双折射可以达到10-4,这种高双折射特性能够在减小偏振信号衰退方面得到进一步的应用。当空气孔中填入不同折射率材料液体时,会出现色散异常现在,能产生一个较大的负色散,希望在色散传感方面得到应用。单芯矩形芯中空光纤可以向特定的方向弯曲,通过调节弯曲半径实现单偏振。
二、Guided Modes of Hollow Optical Fiber Based Components: Analytical Solutions（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Guided Modes of Hollow Optical Fiber Based Components: Analytical Solutions（论文提纲范文）
（1）光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 论文研究的意义 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 亚波长光栅的研究进展及应用 |
| 2.1 基于亚波长光栅的高反射镜 |
| 2.2 基于亚波长光栅的抗反射表面 |
| 2.3 基于亚波长光栅的光波导 |
| 2.4 基于亚波长光栅的偏振控制器件 |
| 2.5 基于亚波长光栅的相位控制器件 |
| 2.6 基于亚波长光栅的耦合器 |
| 2.7 基于亚波长光栅的滤波器 |
| 2.8 亚波长光栅的应用前景 |
| 2.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 亚波长光栅的严格耦合波分析法及器件设计方法 |
| 3.1 周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析法 |
| 3.1.1 一维条形周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.1.2 二维块状周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.2 基于亚波长光栅的光学器件设计方法 |
| 3.2.1 基于一维条形亚波长光栅的器件设计 |
| 3.2.2 基于二维块状亚波长光栅的器件设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 一维亚波长光栅分束器的研究 |
| 4.1 基于一维亚波长光栅的功率分束器 |
| 4.1.1 透射光为平行光束的功率分束器 |
| 4.1.2 基于一维亚波长光栅的合束器 |
| 4.1.3 透射光为会聚光束的功率分束器 |
| 4.1.4 一维条形亚波长光栅双焦透镜 |
| 4.2 基于一维亚波长光栅的偏振分束器 |
| 4.2.1 偏振分束器模型 |
| 4.2.2 偏振分束器的结构设计 |
| 4.2.3 偏振分束器的仿真验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 二维亚波长光栅分束器的研究 |
| 5.1 基于二维亚波长光栅的1×N功率分束器 |
| 5.1.1 具有会聚功能的透射型1×N功率分束器模型 |
| 5.1.2 1×N功率分束器的结构设计 |
| 5.1.3 1×N功率分束器的仿真验证 |
| 5.1.4 一种1×9功率分束器 |
| 5.2 基于二维亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜 |
| 5.2.1 柱面透镜和柱面反射镜模型 |
| 5.2.2 柱面透镜和柱面反射镜的设计与仿真 |
| 5.2.3 柱面透镜的实验验证 |
| 5.3 基于二维亚波长光栅的柱面分束透镜 |
| 5.4 基于二维亚波长光栅的光束偏转器 |
| 5.4.1 光束偏转器模型及光束控制机理 |
| 5.4.2 光束偏转器的性能仿真 |
| 5.4.3 光束偏转器的实验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 光栅功率分束器与光探测器阵列集成的研究 |
| 6.1 单行载流子光探测器原理 |
| 6.2 与亚波长光栅功率分束器集成的光探测器阵列结构 |
| 6.3 1×N光栅功率分束器的设计与制备 |
| 6.4 集成光探测器阵列的设计与制备 |
| 6.5 集成光探测器阵列的性能测试 |
| 6.5.1 暗电流测试 |
| 6.5.2 频率响应特性测试 |
| 6.5.3 交流饱和特性测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 屋形光学谐振腔的研究 |
| 7.1 一种屋形光学谐振腔 |
| 7.1.1 屋形谐振腔的结构及分析 |
| 7.1.2 屋形谐振腔的模式特性 |
| 7.2 一种锥顶形光学谐振腔 |
| 7.2.1 锥顶形谐振腔结构及分析 |
| 7.2.2 锥顶形谐振腔的模式特性 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及申请的专利 |
| 学术论文 |
| 申请专利 |
（2）倏逝场在原子介质中非线性传播特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微纳波导中倏逝波与原子介质的相互作用及其研究进展 |
| 1.2.1 表面等离激元 |
| 1.2.2 金属-电介质波导 |
| 1.2.3 金属-电介质-金属波导 |
| 1.2.4 纳米光纤 |
| 1.3 表面等离激元非线性效应及其研究进展 |
| 1.4 表面等离激元的磁光调控及其研究进展 |
| 1.5 光孤子及非线性光脉冲的存储及读取研究进展 |
| 1.6 论文结构 |
| 第二章 理论方法 |
| 2.1 波导中电磁模式的分析方法 |
| 2.1.1 平面双层波导 |
| 2.1.2 平面三层波导 |
| 2.1.3 纳米光纤波导 |
| 2.2 光与相干介质相互作用的半经典理论 |
| 2.2.1 Maxwell-Bloch方程 |
| 2.3 微纳波导体系中处理光于相干介质相互作用的平均场近似方法 |
| 第三章 金属-电介质-金属波导结构中弱光场信号的俘获及轨迹操控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型简介 |
| 3.3 表面等离激元的增益辅助传播及其线性传播性质 |
| 3.4 SPPs孤子的非线性演化方程 |
| 3.5 通过交叉相位调制用探测场 SPPs 孤子控制信号场 SPPs 孤子 |
| 3.5.1 在没有外磁场下控制信号场SPPs |
| 3.5.2 有外磁场下控制信号场SPPs |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 纳米光纤中基于电磁感应透明机制的光存储及读取的理论研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型 |
| 4.3 纳米光纤波导体系的EIT特性 |
| 4.3.1 初态 |
| 4.3.2 线性色散和慢光效应 |
| 4.4 纳米光纤界面上的超慢孤子 |
| 4.4.1 EIT存储的非线性理论 |
| 4.4.2 超慢孤子的存储与读取 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 掺杂稀土元素晶体材料量子干涉效应的理论分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型 |
| 5.3 线性性质 |
| 5.3.1 基态 |
| 5.3.2 线性色散关系 |
| 5.4 量子干涉性质分析 |
| 5.4.1 Λ型系统 |
| 5.4.2 V型系统 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 拟开展的进一步研究工作 |
| 附录A 第三章中一些方程和系数的具体表达式 |
| 附录B 第四章中一些方程和系数的具体表达式 |
| B.1 纳米光纤的电场模式 |
| B.2 Bloch方程的各阶解的形式 |
| B.2.1 Bloch方程 |
| B.2.2 MB方程一阶解的具体形式 |
| B.3 有效MB方程 |
| 附录C 第五章中一些方程和系数的具体表达式 |
| C.1 Λ型和V型能级系统的光学Bloch方程及其一阶解 |
| C.2 两个系统中光谱分解的细节 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（3）D型光子晶体光纤传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 课题研究背景与意义 |
| §1.2 光子晶体光纤概述 |
| §1.2.1 光子晶体光纤简介 |
| §1.2.2 光子晶体光纤的光学特性及应用 |
| §1.3 光子晶体光纤在传感中的应用 |
| §1.3.1 光子晶体光纤倏逝波传感器 |
| §1.3.2 光子晶体光纤表面等离子体共振传感器 |
| §1.4 D型光子晶体光纤传感器研究现状及发展 |
| §1.5 论文的研究内容及安排 |
| 第二章 基本理论及数值模拟计算方法 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 基本原理 |
| §2.2.1 光子晶体光纤数值分析原理 |
| §2.2.2 表面等离子体共振及其感测原理 |
| §2.3 数值模拟计算方法 |
| §2.3.1 引言 |
| §2.3.2 有限元法 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 D型对称双芯光子晶体光纤双谐振峰的折射率传感器 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 模型结构 |
| §3.3 结果与讨论 |
| §3.3.1 双谐振峰独立性分析 |
| §3.3.2 结构参数对传感性能的影响 |
| §3.3.3 折射率传感特性分析 |
| §3.4 本章小结 |
| 第四章 基于表面等离子体共振的D型光子晶体光纤集成多参量传感器 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 模型结构 |
| §4.3 结果与讨论 |
| §4.3.1 传感器模式特性 |
| §4.3.2 结构参数对传感性能的影响 |
| §4.3.3 折射率特性分析 |
| §4.3.4 磁场传感特性分析 |
| §4.3.5 温度传感特性分析 |
| §4.3.6 传感器优势分析 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 D型光子晶体光纤传感模型的实现方案 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 结构制造及系统构建 |
| §5.2.1 光纤熔融技术 |
| §5.2.2 光纤侧抛光技术 |
| §5.2.3 光纤镀膜技术 |
| §5.2.4 光纤传感检测系统 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 本文的主要研究工作 |
| §6.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（4）硅基表面等离激元偏振调控器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 硅基光互连中的偏振调控 |
| 1.1.1 硅基光互连技术 |
| 1.1.2 硅基光互连回路对偏振调控的需求 |
| 1.2 偏振调控器件国内外研究进展 |
| 1.2.1 起偏器 |
| 1.2.2 偏振分束器 |
| 1.2.3 偏振旋转器 |
| 1.2.4 偏振旋转分束器 |
| 1.2.5 小结 |
| 1.3 表面等离激元应用于偏振调控 |
| 1.3.1 光电子回路对表面等离激元的需求 |
| 1.3.2 表面等离激元波导结构 |
| 1.3.3 表面等离激元偏振调控器件优势分析 |
| 1.4 论文研究概述 |
| 1.4.1 研究内容和研究目标 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 1.4.3 创新点 |
| 2 表面等离激元基础理论 |
| 2.1 金属的光学性质 |
| 2.2 单层界面表面等离激元 |
| 2.2.1 表面等离激元电磁场分布 |
| 2.2.2 表面等离激元色散特性 |
| 2.2.3 表面等离激元特征尺寸 |
| 2.3 硅基混合表面等离激元波导 |
| 2.3.1 硅基混合面表面等离激元的色散特性 |
| 2.3.2 硅基表面等离激元波导的偏振敏感性 |
| 2.4 数值仿真方法 |
| 2.4.1 时域有限差分法 |
| 2.4.2 有限元法 |
| 2.5 小结 |
| 3 硅基表面等离激元起偏器 |
| 3.1 片上起偏器分类 |
| 3.2 器件设计方案 |
| 3.2.1 起偏器结构 |
| 3.2.2 器件工作原理 |
| 3.2.3 性能分析 |
| 3.2.4 工艺容差分析 |
| 3.3 小结 |
| 4 硅基表面等离激元偏振旋转分束器 |
| 4.1 偏振旋转分束器分类 |
| 4.2 偏振旋转分束器设计原理 |
| 4.2.1 定向耦合偏振分束原理 |
| 4.2.2 偏振交叉耦合原理 |
| 4.3 偏振旋转分束器设计方案 |
| 4.3.1 偏振旋转分束器结构 |
| 4.3.2 器件工作原理 |
| 4.3.3 性能分析 |
| 4.3.4 工艺容差分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 基于硅基表面等离激元加法器的光子神经网络 |
| 5.1 光子神经网络对加法器的需求 |
| 5.2 光子神经网络加法器设计原理 |
| 5.2.1 干涉原理 |
| 5.2.2 模式正交性 |
| 5.3 双端口光子卷积神经网络 |
| 5.3.1 光子卷积神经网络 |
| 5.3.2 光域矩阵相乘 |
| 5.3.3 双端口硅基表面等离激元光子加法器 |
| 5.4 多端口光子储备池计算网络 |
| 5.4.1 光子储备池计算网络 |
| 5.4.2 多端口硅基表面等离激元光子加法器 |
| 5.5 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文研究成果 |
| 6.2 下一步拟开展的工作 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| 附录 B |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）OCT光纤探头的研制与成像应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 OCT简介 |
| 1.1.2 OCT探头及其应用 |
| 1.2 OCT探头技术研究现状 |
| 1.3 论文的内容安排和主要创新点 |
| 1.3.1 论文结构安排 |
| 1.3.2 论文主要创新点 |
| 2 OCT技术原理 |
| 2.1 典型的光纤OCT系统 |
| 2.2 横向分辨率与焦深 |
| 2.3 轴向分辨率 |
| 2.4 灵敏度、信噪比、动态范围 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 OCT光纤探头中光的传输原理 |
| 3.1 光纤的模式 |
| 3.1.1 阶跃折射率光纤 |
| 3.1.2 渐变折射率光纤 |
| 3.2 模间色散 |
| 3.3 拉锥光纤 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 具有优化出射光束的无透镜光纤探头 |
| 4.1 无透镜探头的出射光束调控原理 |
| 4.2 基于光束传播法的探头光束仿真 |
| 4.3 无透镜探头的制作以及成像应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于光纤型光瞳滤波器的焦深拓展探头 |
| 5.1 光纤型光瞳滤波器的焦深拓展原理 |
| 5.2 三种典型光纤滤波器的仿真研究 |
| 5.3 焦深拓展的光纤探头的制作以及实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 具有优化的焦深、工作距和轴上光强均匀性的探头 |
| 6.1 探头工作距和轴上光强均匀性的优化原理 |
| 6.2 基于特征模展开的快速仿真方法和优化方法 |
| 6.3 全面优化的光纤探头的制作与成像应用 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 联合超声-OCT系统和探头 |
| 7.1 紧凑型扫频OCT成像系统的搭建 |
| 7.2 系统灵敏度、分辨率的测量 |
| 7.3 联合超声-OCT探头的制作和成像结果 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（6）氧化铝和氧化锗空芯光纤传输性能研究（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 CO_2 激光及其应用 |
| 1.1.1 CO_2 激光的特点 |
| 1.1.2 CO_2 激光的应用 |
| 1.2 传输CO_2激光的中红外光纤 |
| 1.2.1 光纤传输CO_2激光的迫切需求 |
| 1.2.2 实芯中红外光纤 |
| 1.2.3 空芯中红外光纤 |
| 1.3 传输CO_2激光中红外空芯光纤研究面临的挑战 |
| 1.4 本论文研究的目的、意义和主要内容 |
| 第二章 氧化铝多晶毛细管中红外空芯光纤的传输性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料及仪器 |
| 2.2.2 实验方法 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 氧化铝多晶毛细管空芯光纤的材料组成及物相结构分析 |
| 2.3.2 氧化铝多晶毛细管空芯光纤的光学常数分析 |
| 2.3.3 氧化铝多晶毛细管空芯光纤的损耗谱分析 |
| 2.3.4 氧化铝多晶毛细管空芯光纤的直线传输性能 |
| 2.3.5 氧化铝多晶毛细管空芯光纤的弯曲传输性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 氧化铝多晶毛细管空芯光纤传输CO_2激光的纤体温度分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料及仪器 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 氧化铝多晶毛细管空芯光纤纤体温度分布仿真模型的建立 |
| 3.3.2 氧化铝多晶毛细管空芯光纤纤体温度的理论仿真 |
| 3.3.3 氧化铝多晶毛细管空芯光纤纤体温度的实验和计算结果对比分析 |
| 3.3.4 氧化铝多晶毛细管空芯光纤传输激光的安全功率评估 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 氧化锗和氧化铝中红外空芯光纤的低温传输性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料、药品及仪器 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 金属毛细管氧化锗空芯光纤低温环境下传输CO_2激光的反常行为 |
| 4.3.2 金属毛细管氧化锗空芯光纤低温传输CO_2激光反常行为的机理分析 |
| 4.3.3 一次性注入氮气对氧化锗空芯光纤低温传输激光性能的改进 |
| 4.3.4 持续泵入氮气及流量对氧化锗空芯光纤低温传输性能的影响 |
| 4.3.5 氧化铝多晶毛细管空芯光纤的低温传输性能及改进 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的主要成果 |
| 致谢 |
（7）高效率柱矢量光纤激光器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 柱矢量光束的数学描述 |
| 1.2 柱矢量光束的特性与应用 |
| 1.2.1 聚焦特性与应用 |
| 1.2.2 柱对称偏振特性及其应用 |
| 1.3 柱矢量光束生成方法 |
| 1.3.1 主动方式 |
| 1.3.2 被动方式 |
| 1.3.3 全光纤产生方式 |
| 1.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第2章 光纤波导模式理论和光纤布拉格光栅 |
| 2.1 光纤波导模式理论 |
| 2.1.1 光纤波导模式的矢量解 |
| 2.1.2 矢量解的特征方程 |
| 2.1.3 光纤导模的分类和截止条件 |
| 2.1.4 线偏振模式LP模 |
| 2.2 光纤布拉格光栅 |
| 2.2.1 光纤布拉格光栅理论分析 |
| 2.2.2 多模(少模)光纤布拉格光栅 |
| 2.2.3 光纤光栅刻写方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 多功能CVB光纤激光器 |
| 3.1 多功能光纤激光系统发展现状 |
| 3.1.1 多波长激光系统发展现状 |
| 3.1.2 横模可切换激光器发展现状 |
| 3.2 全少模光纤结构的多功能CVB激光器 |
| 3.2.1 光纤布拉格光栅偏振依赖性 |
| 3.2.2 激光器结构及实验结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 高效率连续CVB光纤激光器 |
| 4.1 连续CVB光纤激光器的发展现状 |
| 4.1.1 传统连续CVB光纤激光器 |
| 4.1.2 高阶模式谐振的CVB光纤激光器 |
| 4.1.3 特种结构光纤 |
| 4.2 环形掺杂 |
| 4.2.1 环形掺杂有源光纤研究现状 |
| 4.2.2 基于环形掺杂YDF的CVB光纤激光器 |
| 4.3 环形光束泵浦 |
| 4.3.1 环形光束泵浦研究现状 |
| 4.3.2 基于环形纤芯YDF的CVB光纤激光器 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 高效率/高质量脉冲CVB光纤激光器 |
| 5.1 高效率调Q CVB光纤激光器 |
| 5.1.1 调Q原理 |
| 5.1.2 调Q CVB光纤激光器研究现状 |
| 5.1.3 高阶模式谐振的调Q CVB光纤激光器 |
| 5.2 高质量超快CVB光纤激光器 |
| 5.2.1 锁模原理 |
| 5.2.2 锁模CVB光纤激光器研究现状 |
| 5.2.3 基于超宽谱LPFG的锁模CVB光纤激光器 |
| 5.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 在读期间学术成果 |
| 致谢 |
（8）多芯光纤特性及其传感应用（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 1.1 多芯光纤的起因 |
| 1.2 多芯光纤发展的现状 |
| 1.3 多芯光纤的制备方法 |
| 2 芯间耦合与串扰 |
| 2.1 多芯光纤的传输方程 |
| 2.2 纤内芯间串扰抑制方法 |
| 2.3 多芯光纤弯曲特性 |
| 2.3.1 弯曲导致纤芯折射率的变化 |
| 2.3.2 弯曲导致的损耗 |
| 2.3.3 弯曲对芯间串扰的影响 |
| 3 多芯光纤通道分束连接技术 |
| 3.1 多芯光纤通道分束器 |
| 3.2 组合式多芯光纤分束器 |
| 4 多芯光纤的锥体耦合特性 |
| 4.1 具有中心芯的多芯光纤锥体“模式”耦合与分光特性 |
| 4.2 无中心芯的对称多芯光纤与单模光纤的“激发”耦合连接特性 |
| 5 中空椭圆形多芯保偏光纤 |
| 5.1 中空椭圆形多芯保偏光纤的结构特性 |
| 5.2 中空椭圆形多芯保偏光纤的制备方法 |
| 5.3 传输模式特性 |
| 5.4 偏振特性 |
| 6 线性与环形阵列多芯光纤 |
| 6.1 线性阵列多芯光纤的特性 |
| 6.2 大功率光纤激光器与光束整形 |
| 6.3 环形阵列多芯光纤 |
| 7 多芯光纤传感应用 |
| 7.1 多芯光纤几何与力学参量传感器 |
| 7.2 多芯光纤温度传感器 |
| 7.3 多芯光纤折射率传感器 |
| 7.4 多芯光纤光栅弯曲形变传感技术 |
| 8 结束语 |
（9）基于光纤的空间结构光场调控技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本论文主要研究工作与内容安排 |
| 2 光纤光涡旋产生理论 |
| 2.1 模式与场分布 |
| 2.2 涡旋光产生基本理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 光纤型宽带光涡旋产生装置 |
| 3.1 实验方案 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 光纤微球透镜方案设计 |
| 4.1 光纤微透镜技术 |
| 4.2 光纤微球透镜结构 |
| 4.3 光纤微球透镜参数设计 |
| 4.4 光纤微球透镜扩展结构 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 光纤微球透镜制作与参数测定 |
| 5.1 光纤微球透镜装置制作 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读学位期间发表的论文 |
（10）多矩形芯光纤设计、制备及其光学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 保偏光纤研究现状 |
| 1.2.2 光纤传感器概况 |
| 1.2.3 多芯光纤国内外研究进展 |
| 1.3 本文研究主要内容 |
| 第二章 多矩形芯光纤制备方案 |
| 2.1 多矩形芯光纤的结构设计 |
| 2.2 多矩形芯光纤预制棒制作方法 |
| 2.2.1 常用光纤预制棒制备方法 |
| 2.2.2 MCVD制备光纤预制棒工艺 |
| 2.3 多矩形芯光纤预制棒切割组棒 |
| 2.3.1 多矩形芯光纤预制棒 |
| 2.3.2 多矩形芯光纤预制棒材料 |
| 2.3.3 MCVD法制备芯棒 |
| 2.4 多矩形芯光纤拉制方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多矩形芯光纤基本理论及其研究方法 |
| 3.1 光在光纤中的传播 |
| 3.1.1 阶跃型折射率分布光纤的光线理论 |
| 3.1.2 阶跃型折射率分布光纤的波动理论 |
| 3.2 光弹性理论 |
| 3.2.1 应力与折射率关系 |
| 3.2.2 应变与折射率关系 |
| 3.3 有限元分析 |
| 3.4 多矩形芯光纤特性 |
| 3.4.1 光纤热应力有限元分析法 |
| 3.4.2 光纤模式特性 |
| 3.4.3 光纤色散特性 |
| 3.4.4 光纤模式双折射特性 |
| 3.5 光纤中的倏逝场效应 |
| 3.5.1 倏逝场的产生 |
| 3.5.2 光纤中倏逝场的分布 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 多矩形芯光纤光学特性研究 |
| 4.1 理论模型与COMSOL建模 |
| 4.2 模式特性 |
| 4.3 模式双折射 |
| 4.4 光纤几何参数与材料参数对模式双折射影响 |
| 4.5 中心应力区对双折射影响 |
| 4.6 倏逝场特性 |
| 4.7 单个矩形芯光纤弯曲特性 |
| 4.8 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 |
四、Guided Modes of Hollow Optical Fiber Based Components: Analytical Solutions（论文参考文献）
- [1]光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究[D]. 武刚. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]倏逝场在原子介质中非线性传播特性研究[D]. 周勇. 山东师范大学, 2021
- [3]D型光子晶体光纤传感特性研究[D]. 张开富. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [4]硅基表面等离激元偏振调控器件研究[D]. 白冰. 北京交通大学, 2021(02)
- [5]OCT光纤探头的研制与成像应用[D]. 邱建榕. 浙江大学, 2020(02)
- [6]氧化铝和氧化锗空芯光纤传输性能研究[D]. 付晓红. 华东师范大学, 2020(10)
- [7]高效率柱矢量光纤激光器[D]. 李宏勋. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]多芯光纤特性及其传感应用[J]. 苑立波. 激光与光电子学进展, 2019(17)
- [9]基于光纤的空间结构光场调控技术研究[D]. 徐哲. 华中科技大学, 2019(03)
- [10]多矩形芯光纤设计、制备及其光学特性研究[D]. 曲洪坤. 哈尔滨工程大学, 2018(12)