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第1章 绪论 1

1.1 光子晶体和光子晶体光纤 1

1.1.1 光子晶体 1

1.1.2 光子晶体光纤 4

1.2 光子晶体光纤导光原理、特性和应用 5

1.2.1 光子晶体光纤导光原理 5

1.2.2 光子晶体光纤的特征参数 7

1.3 光子晶体光纤熔接技术 10

1.3.1 国外光子晶体光纤熔接技术发展现状 11

1.3.2 国内光子晶体光纤熔接技术发展现状 12

1.4 光子晶体光纤的熔接方法 14

1.4.1 电弧放电熔接方式 15

1.4.2 二氧化碳激光熔接方式 16

1.5 本书研究内容和意义 16

参考文献 17

第2章 光子晶体光纤热传导特性 30

2.1 引言 30

2.2 激光器类型的选择 30

2.2.1 二氧化碳激光束的描述 31

2.2.2 二氧化碳激光束的特点 33

2.3 激光的能量转换 34

2.4 温度场问题的描述 35

2.4.1 热传递的几种形式 35

2.4.2 温度场的基本描述 36

2.5 温度场有限元法分析原理 40

2.5.1 有限元法基础 40

2.5.2 三维温度场基本方程的推导 41

2.5.3 三维温度场的离散和单元划分 43

2.5.4 三维温度场的温度插值函数 44

2.5.5 三维温度场单元积分的计算 45

2.5.6 非稳态温度场时间域内的离散 48

2.6 三维对称瞬态热传导模型 49

2.7 计算结果与分析 52

2.7.1 光子晶体光纤空气孔热效应的分析 53

2.7.2 影响光子晶体光纤热传导特性的因素 56

2.7.3 熔接条件的确定 59

2.8 本章小结 63

参考文献 64

第3章 光子晶体光纤熔接力学特性 65

3.1 引言 65

3.2 受热情况下的光子晶体光纤空气孔形变 65

3.3 受热情况下的光子晶体光纤热传导实验 71

3.3.1 熔接损耗的实验测量 72

3.3.2 熔接实验装置 72

3.3.3 光子晶体光纤的熔接 72

3.4 本章小结 75

参考文献 75

第4章 光子晶体光纤端面信息获取与识别 77

4.1 引言 77

4.2 显微成像基本理论 77

4.2.1 显微成像 77

4.2.2 显微成像系统中的反射镜 79

4.2.3 显微成像系统中的分光棱镜 79

4.2.4 显微成像系统中的波片 80

4.3 光子晶体光纤端面显微成像系统的设计 80

4.4 照明方案的选择 81

4.4.1 光源的选择 82

4.4.2 照明方式的选择 82

4.4.3 转折光路的设计 82

4.4.4 图像传感器与显微物镜 83

4.4.5 系统的实现 84

4.5 光子晶体光纤端面图像处理 84

4.5.1 图像增强 85

4.5.2 边缘检测 88

4.5.3 Hough变换 90

4.5.4 数据拟合与交叉参考 91

4.5.5 几何参数获取 92

4.6 算法实现 92

4.7 本章小结 96

参考文献 96

第5章 光子晶体光纤熔接过程中的三维对准技术 98

5.1 引言 98

5.2 对准方式 98

5.2.1 普通光纤的对准方式 98

5.2.2 保偏光纤的对准方法 99

5.2.3 光子晶体光纤熔接对准方法 100

5.3 图像处理技术 101

5.4 对准系统的设计 102

5.4.1 对准电机的选择和设计 103

5.4.2 控制器的设计 104

5.4.3 对准平台的设计 104

5.4.4 成像系统的设计 104

5.5 熔接机的总体框架结构 106

5.6 三维四轴联动对准平台的设计 108

5.7 自动对准的实现 108

5.8 本章小结 111

参考文献 112

第6章 光子晶体光纤熔接损耗估算理论 113

6.1 引言 113

6.2 有限元法电磁场分析 113

6.3 熔接损耗估算模型 120

6.4 理论计算与实验分析 121

6.4.1 光子晶体光纤的模场半径 121

6.4.2 光子晶体光纤熔接损耗的估算 123

6.5 本章小结 125

参考文献 125

第7章 光子晶体光纤拉锥技术 127

7.1 引言 127

7.2 锥形光子晶体光纤制备技术 127

7.2.1 熔融拉锥法 127

7.2.2 二氧化碳激光拉锥法 128

7.2.3 化学腐蚀法 130

7.3 锥形光子晶体光纤基本特性 130

7.3.1 TPCF的基模特性 131

7.3.2 有效模场面积 132

7.3.3 色散 135

7.4 锥形光子晶体光纤干涉传感原理 136

7.5 锥形光子晶体光纤传感实验 138

7.5.1 传感器的制作 138

7.5.2 溶液浓度和折射率传感实验 138

7.5.3 温度传感特性 140

7.6 本章小结 141

参考文献 141

结语 143