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空芯光纤在激光能量传输、红外热像传输和检测等方面有很好的应用和发展前景。它具有红外传输损耗小、结构简单、易于制造、柔韧性好等显著的优点。空芯光纤根据其内部材料和结构的不同,可以分为泄漏型和全反射型。介质——金属膜结构的空芯光纤是近年来研究中常见的泄漏型空芯光纤。这种光纤在中红外波段(2~12μm)的波长范围内对Nd:YAG、Er:YAG、CO和CO2激光都实现了低损耗特性和较大的功率阈值。 多层介质膜空芯光纤的研究已成为近些年该领域的主要热点之一。本论文针对多层膜介质——金属结构的泄漏型空芯光纤,围绕着泄漏型空芯光纤的传输损耗、传输特性和制作工艺进行了理论讨论及实验分析。 本文提出了一种计算多层介质膜空芯光纤损耗谱特性的方法。理论分析了介质——金属膜结构红外空芯光纤的传输特性,讨论了金属层、介质层等各种因素对空芯光纤传输损耗的影响,将介质层数、介质材料特性、介质材料色散、介质表面粗糙度等因素引入理论计算后,能准确计算多层介质膜空芯光纤的损耗谱特性,与实际测量谱有很好的一致性。 根据理论计算模型,提出了一种能有效评价实际多层介质膜泄漏型空芯光纤膜厚的方法。通过对理论计算模型和实测损耗谱曲线的分析,在制作工艺过程中能利用该方法估算出每层介质膜膜厚。相比其他介质膜厚度的估算方法,该方法能更准确地评价多层介质膜膜厚和有效指导制作工艺。 在理论指导下,通过液相镀膜法,成功制备了SiO2/Agl/SiO2/Ag三层介质膜——金属空芯光纤,在目标波长5.3μm实现了低损耗特性,三层膜厚分别为810nm,720nm和1260nm,十分接近理论设计值,各层粗糙度均为0.03mm,表明制作工艺的一致性和可控性。该结果为中红外区域的多层膜空芯光纤的制作提供了经验。