【摘 要】
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聚合物基导光纤维由于其轻而柔软、光传导能力强、耐久性、工作波长可控、成本低、光源要求简单、抗辐照、生物相容性,从而适合构建可穿戴信息显示器并应用于时装、照明、信号传递、光疗、传感以及交通警示等领域。目前导光纤维存在难织造、不可批量生产、导光功率不可控、首尾端发光功率差值大,导光不均匀的固有问题。在本文中,作者分析了基于特种光纤设计的聚合物基导光纤维的特点;设计并研究了阶跃折射率型聚合物基导光纤维、
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聚合物基导光纤维由于其轻而柔软、光传导能力强、耐久性、工作波长可控、成本低、光源要求简单、抗辐照、生物相容性,从而适合构建可穿戴信息显示器并应用于时装、照明、信号传递、光疗、传感以及交通警示等领域。目前导光纤维存在难织造、不可批量生产、导光功率不可控、首尾端发光功率差值大,导光不均匀的固有问题。在本文中,作者分析了基于特种光纤设计的聚合物基导光纤维的特点;设计并研究了阶跃折射率型聚合物基导光纤维、掺杂纳米颗粒型聚合物基导光纤维,通过控制聚合物基导光纤维的结构和掺杂来调控导光纤维的光场分布与辐射损耗,使得柔性、可量化生产、导光功率可控、通体环形均匀导光的聚合物基导光纤维的优化设计成为可能。本文首先简要介绍了芯包分界面引入缺陷型、弯曲纤维型、变芯径型以及纤维内引入散射颗粒型聚合物基导光纤维的研究现状,对比分析出现有导光纤维的固有缺陷;然后分析了导光纤维光场模式理论,建立了纤维光场与损耗数值的求解方法,分析得出纤维通体环形均匀导光的衰减常数范围;调研了各数值模拟方法的优劣并确定有限元法为本文研究方法;研究了基于有限元法的COMSOL与MATLAB联合仿真分析的实现方法;最后在仿真分析中探究了阶跃折射率型导光纤维的通体环形导光条件及导光性能变化机理、掺杂散射纳米颗粒型聚合物基导光纤维的通体环形导光条件及导光性能变化机理、导光纤维的共性规律,从而为导光纤维的优化设计提供理论指导与技术参考。
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