目前,将拉锥光纤结构和具备特殊物理性质的功能性材料结合来提高光纤器件的工作性能是光纤器件研究热点方向之一。拉锥光纤凭借独特的锥区“泄露窗口”,可以极大地增强光与外界环境的相互作用,具备倏逝场强、尺寸小和对外界环境变化灵敏度高等特点;液晶作为一种特殊的功能性材料,具有强的电光效应、高的介电各向异性及独特的光学特性,被广泛应用于电子显示领域和新型光波导器件中。将拉锥光纤与液晶相结合,研究其传输特性及传感特性,对新型光纤器件的结构微型化、功能多样化和集成化的研究具有指导性意义。本文将拉锥光纤放置于灌注有向列相液晶的传统液晶盒当中,通过改变加载在液晶盒上外加电压的大小,来控制液晶拉锥光纤输出光功率,这种电控光纤器件在传感和光开关应用上具备潜在价值。本文主要研究内容如下:1、实验材料选择及器件制备。首先对实验的选材、制备流程与器件封装进行介绍,分析了器件制备过程中的相关技术及注意事项。着重介绍了拉锥光纤的拉制技术,用显微镜进行锥形光纤尺寸的测量,得到步进电机速度、氢气量参数与锥形光纤锥区直径、锥区长度的关系。2、液晶拉锥光纤开关特性的仿真及实验研究。用波导仿真软件Rsoft的Beam Prop模块对锥形光纤进行几何建模仿真,采用光束传播法求解出了输出光能量与锥形光纤几何尺寸的关系,对光开关实验所需的锥形光纤结构参数进行了选择与优化。搭建液晶拉锥光纤开关测试平台,实验测得器件具备一定的消光比,并且研究了消光比与外加电压大小、频率、锥形光纤锥区直径及锥区长度等因素的关系。理论上分析计算了器件的开关时间,对比分析实验与仿真结果,指出实验改进方向。3、液晶拉锥光纤传感特性的仿真及实验研究。首先通过几何建模仿真,分析了不同结构尺寸的锥形光纤对外界环境变化响应灵敏度,对传感实验所需锥形光纤结构尺寸进行选择与优化。然后实验证明了该拉锥光纤的电控输出光功率特性,得出外加电压与器件输出光功率的线性拟合式,通过升压与降压操作,分析了器件的重复性。研究了锥形光纤锥区直径、锥区长度、输入光功率及外加电压频率等因素对器件传感特性的影响,提出通过标准折射率液对输出光功率进行标定,以实现折射率传感的目的。