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微纳光纤以亚波长尺寸,低损耗,倏逝场传输,强光场限制,高非线性系数等优点受到瞩目,在光纤通信、传感、非线性光学等方面均得到了广泛的应用。微纳光纤可以通过单模光纤拉锥得到,具有制备简单,成本低,易于耦合等特点。经过拉伸的单模光纤柔韧性提高,脆性降低,可以承受弯曲剧烈的打结、缠绕等处理,由于强光场限制,所以损耗可以控制的很低,适合制作各种结构灵活的微型谐振器。这些特性使得基于微纳光纤的功能器件有很好的应用前景。 本文研究了微纳光纤布拉格光栅及微型谐振器的光谱和传感特性。主要研究内容和成果包括: 1.理论研究了不同直径的微纳光纤的倏逝场分布,有效模场直径和波导色散等基本波导特性。对于实验中如何选择光纤的直径提供了理论依据。 2.使用有限元法对平行放置的两根微纳光纤的耦合特性进行了数值模拟,研究了两根微纳光纤的重叠长度,间距,入射光偏振态,材料折射率等参数对耦合效率的影响,这对理解微型谐振器的传输和传感特性有重要意义。 3.建立了微纳光纤布拉格光栅的三维模型,使用有限元法对该模型的电场分布和传输光谱进行了求解。模拟了Ⅰ型和Ⅱ型布拉格光栅的生长过程并对微纳光纤布拉格光栅的环境折射率响应特性进行了研究。 4.实验上掌握了制作结型谐振器的方法,得到了高品质因数的微型谐振器。理论模拟了耦合效率和腔内损耗对谐振腔品质因数的影响。研究了结型谐振器的双折射特性。基于这种微型谐振腔设计了不同结构的滤波器。 5.提出将微纳光纤的环型腔与圆盘内回音壁模式结合,设计了一种混合结构的高品质微谐振腔。研究了不同折射率材料的圆盘与光纤环型腔结合后的传输光谱及温度响应特性。