MCVD制造光纤预制棒的沉积理论与光纤拉制实验研究

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从低损耗的石英光纤概念在1966年被高锟和霍克曼提出至今,光纤已经经历了近半个世纪的发展,其无论是在制作过程还是应用方面都已日臻成熟。我们通过现有的光纤制造技术可以制作出低衰减、高带宽、尺寸优良和机械性能良好的光纤产品。而且,光纤不仅被用于通讯领域,还被广泛应用在传感等方面。近年来,随着光子晶体光纤等具有特殊功能和用途的微结构光纤的出现,人们对新型微结构光纤的制作技术和工艺投入了越来越多的关注和大量的资金,以期待得到高效和精确的制作方案,早日实现大规模、批量化生产。  光纤预制棒制作过程作为光纤制造的关键步骤,其制作方法有多种,本文详述并对比了几种常见的预制棒制作工艺,其中的一种是改进的化学汽相沉积(MCVD)法,也是本论文中将重点介绍的方法,由于该技术易于实现,因此应用广泛。  本文详细描述了使用MCVD设备制造一种新型的具有环形波导层的同轴双波导结构光纤预制棒的过程。仿真并且对比分析了新型热源与传统热源分别对预制棒加热时粒子的沉积过程,还仿真分析了塌陷过程中不同热源宽度对预制棒的影响。对预制棒中各种缺陷的现象、产生原因与消除方法进行了分析与验证。  然后,对光纤预制棒制作过程中的离子扩散进行了分析,根据菲克定律,建立了扩散模型、推导出光纤预制棒中的扩散方程并用对其进行了数值仿真,将仿真结果与实验测量值进行了对比验证与分析。  最后,详细介绍了使用实验室自制的多功能光纤拉丝塔拉制新型同轴双波导光纤的过程。对拉丝过程中各个步骤的操作方法和参数进行了细致的描述与分析。对拉制出的同轴双波导光纤的折射率曲线进行了测量,并对光纤的缺陷产生原因进行了分析。而且还对此新型同轴双波导光纤的应用进行了介绍与展望。  本文的研究旨在减少微结构光纤的结构缺陷,提高制作过程的可控性,增加微结构光纤制作过程的可重复性,为日后微结构光纤的大规模工业化生产提供相应了理论基础与技术支持。
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