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随着对微纳光纤器件研究的深入,把微器件固定于固体介质中以维持其性能的稳定已经成为该类器件能否获得实际应用的一个关键问题,而微纳光纤对周围介质的高敏感度使固体介质折射率的选择成为衡量其性能的主要指标之一。同时,利用氧化硅微纳米线光波导的敏感特性构建传感器也必须对其传输特性有充分了解。本文主要研究在不同折射率的介质环境下微纳光纤的传输、耦合特性,及在微纳光纤器件固定中的应用。
本文首先从理论上分析了由于倏逝场的存在,氧化硅微纳米线光波导(微纳光纤)的损耗与耦合效率随周围介质折射率的变化关系。微纳光纤波导损耗随周围介质折射率的变化关系可由倏逝场的能量分布得出,同时,周围介质折射率的变化引起的微纳光纤的耦合效率的变化可由解电磁场方程获得,从而提出了在这两个因素的共同作用下,总的输出光功率随周围介质折射率的增大呈振荡下降的结论。并且,通过利用改变溶液的浓度来控制微纳光纤周围折射率的方法从实验上验证了理论结果。然后,本文介绍了微纳光纤环形谐振腔的构造方法,并利用制备的微纳光纤构建了不同环直径的微环谐振腔,测出了所对应的输出谱线,并且分析了微纳光纤环谐振腔在空气中和在不同折射率溶液中的传输特性和Q值。同时,我们发现结区的耦合系数和损耗是决定Q值的要参数之一,因而我们也计算分析了由光纤直径和溶液折射率决定的微纳光纤环耦合区域的耦合效率。最后,作者对微纳光纤和所构建的环形谐振腔在传感领域和微米光纤激光器领域的应用前景进行了展望。