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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