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第１章绪论１．１光纤光锥光学特性研究的背景及意义１．１．１光纤光锥简介光纤光锥是由成千上万根光学纤维经规则排列、加热、加压融合、扭转、拉锥等一系列工艺制成，其中每一根纤维由高折射率的芯玻璃和低折射率的包皮玻璃构成，入射光依据全反射原理从每根纤维的一端传向另一端。
光纤传像元件包括光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥。
光纤光锥是光纤面板的一种特殊形式。
图１．ｉ光纤面板图１．２光纤光锥光纤面板如图１．１所示，由数千万根直径为５～６ｌＪｍ的光导纤维规则排列后，加温、加压熔合而成。
它在光学上具有零厚度，有很高的集光能力和分辨率，可无失真地传递高清晰度图像，是性能优越的光电成像和图像传输器件。
主要用于微光像增强器的输入窗或输出窗和ＣＲＴ象管的显示屏，对改善器件的像质起着无法替代的作用““２Ｍ“¨”。
光纤光锥如图１．２所示，是另一种形式的光纤面板，也是由直径为５～６ｐｍ的光导纤维规则排列，每根纤维均匀拉伸成锥型的图像传输器件。
目前世界上最大的商用光纤光锥直径能达２００ｒａｍ删。
光纤光锥具有将图像放大和缩小特定倍数的作用，可以获得短的物像距。
理论上，光锥的大端和小端的直径之比可以达到４０：１，但由于制造过程中技术的限制，实际的光纤光锥的大端和小端直径比的范围为２：１到１０：１”１。
１．１．２光纤光锥应用目前光纤光锥的主要用途是将图像从像增强器耦合到ＣＣＤ（电荷耦合器件）上或作为图像放大缩小器件。
１）光纤光锥与ＣＣＤ的耦合ＩＣＣＤ图像传感器已经广泛的应用于微光夜视、目标识别及探测、激光制导、机器人视觉以及高分辨率ｘ射线医学成像等领域。
利用光学中继元件，将微光管光纤面板荧光屏输出的图像耦合到ＣＣＤ的光敏面上，如图１．３所示，实现微光摄像和高分辨率成像。
在设计或采用光学中继元件时，必须考虑尽可能的收集从增强器输出的光子能量，并且能够以最小的像差投影到ＣＣＤ的光敏面上。
像增强器和ＣＣＤ耦合的最常用的方法就是利用成像物镜或者是采用光锥作为中继元件吲。
第四章 锥形光纤的结构和传光特性4.1 锥形光纤的结构通常锥形光纤的加工方法有两种：腐蚀法和融拉法。
前者的特点是光纤包层直径沿传播逐渐减小，而纤芯直径除了在小端附近时逐渐变小，其余部分基本不变。
后者可以看成在锥形区域内包层和纤芯的直径沿纤轴方向均逐渐变小，包层和纤芯的直径之比保持恒定。
我们现在所讨论的是基于后者的锥形光纤。
图4.1.1 锥形光纤的几何剖面图图4.1.1是锥形光纤的几何剖面图。
其中，A 是光锥锥度，l 是光锥长度， 2a 是尖端半径， 1a 是光纤锥的粗端半径。
由锥形光纤几何参数可用下面数学式表示[12]:la 21a tan arc -=α （4.1） 由上式可以看出， 尖端直径越小， A 越小。
l 值越小A 就越大， 锥形变化也就越尖锐。
4.2 本次实验所用到的锥形光纤图4.2.1为本次实验所拉的锥形光纤。
锥形光纤的锥长为1160.02um ，腰宽为22.34um 。
由图可看出，拉成的锥非常完美。
实验中用自制的热拉伸装置把光纤拉成锥形，在拉锥过程中尽量保证两手力道均匀，并且由于实验装置是高压的，要注意实验安全。
锥形光纤顶端锥体的角度，变化范围越大光纤表面越光滑， 锥形锥区越短， 传输效率就越高。
图4.2.1 实验拉成的锥形光纤实物图当光线在锥形光纤传输时，要使入射光线能从锥形光纤的另一端出射，由全反射条件： 211221)](1[)2sin(n n b b -=≤+δϕ （4.2） 上式中，δ为锥形光纤的锥角，1b 是光纤出射端的半径，2b 是光纤入射端的半径。
要使锥形光纤可以传输光，光纤要有一个最小长度，所以实验中不能拉锥过长。
图4.2.2 单模锥形光纤结构示意图4.3 锥形光纤的传光特性由上述我们所讨论锥形光纤结构，光进行传输时，有许多与普通常用光纤不同的特性，同时它与器件耦合时有高的耦合效率、低的传输损耗等优点，这些是研究着们现在所关注的。
θtan 11dc AB n == （4.3.1） 光纤内径为d ；激光光束与光纤轴线的夹角为θ；n 为光在普通光纤中传输时，沿轴向单位长度的反射次数。
塑料光纤传输和通信系统的优势和应用分析与电缆相比，作为传输介质，光纤具有很多优点，但是普通通信用的石英光纤连接难度大、成本昂贵、安装维护费用高，不能广泛应用于短距离数据通信或桌面数据连接。
塑料光纤不但具有光纤的优点，而且其直径一般在0.3～3mm，大的直径宜于连接，光的耦合效率也较高，同时还兼有柔软、抗弯曲、耐震动、抗辐射、价格便宜、施工方便等优点，可在一定程度上代替传统的石英光纤及铜缆。
因此塑料光纤通信系统非常适合于短距离（100m左右）、中小容量（几Kb/s至100Mb/s）、低成本（几十元）的桌面数据连接，以及设备之间、设备内部总线的数据连接。
塑料光纤传输系统的优势采用塑料光纤通信系统取代电缆连接后，将会在以下几个方面提高设备的性能。
● 提高设备的抗电磁干扰和抗核辐射能力。
● 无串扰。
使用光缆来传输信号，各路信号之间不会产生串扰。
● 减轻系统的重量。
1500m直径1mm的塑料光纤的重量只有不到2kg。
● 抗雷击能力强。
无金属的光缆本身是很好的绝缘体，即使暴露在室外，也不会引来雷电击坏设备。
塑料光纤通信的系统描述塑料光纤通信系统的基本组成为：光发送器、光接收器、塑料光纤及一些无源器件。
光发送器将电信号（如TTL电平的信号）转化为光信号，光信号被耦合到塑料光纤中，通过塑料光纤传输到光接收器，光接收器将光信号还原为电信号（如TTL电平的信号）。
塑料光纤通信系统侧重于短距离通信，低成本、简单易操作、高可靠性，因此在具体系统实现上，完全不同于石英光纤通信系统。
1 塑料光纤通信收发器塑料光纤收通信发器是塑料光纤通信系统中核心部分，包含光发送器和光接收器。
图1是光发送器结构示意图，发光二极管（LED）是普通显示用的高亮度表面贴装发光二极管，驱动电流小于20mA，中心波长590nm（橙$光）。
之所以选取590nm的发光二极管，是因为这种波长的发光二极管很廉价，而且在590nm波长处，塑料光纤的损耗值相对较低。
圆锥形光纤能量传输特性的研究章玲;曾燕;周爱;王利光;陈国庆【摘要】基于电磁场波动理论,对纳米尺度的圆锥形光纤的特征方程进行了求解.通过该理论计算以及利用COMSOL Muhiphysics进行模拟,得出了锥形光纤圆柱形部分电场和能量的分布与波长的关系,在截止波长以内能量以基模形式在光纤中传输,而随着波长的增大,能量由纤芯向包层溢出越来越明显.对于光纤的圆锥体部分则得出了在波长一定的情况下,其锥长变化对光纤中能量传输的影响,并得到了在同一锥长下不同截面处的能量分布.【期刊名称】《黑龙江大学自然科学学报》【年(卷),期】2014(031)001【总页数】6页(P117-122)【关键词】纳米锥形光纤;传输条件;能量分布【作者】章玲;曾燕;周爱;王利光;陈国庆【作者单位】江南大学理学院,无锡214122;江南大学理学院,无锡214122;哈尔滨工程大学理学院,哈尔滨150001;江南大学理学院,无锡214122;江南大学理学院,无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TP2120 引言随着光电子技术飞速发展及光纤的广泛应用，微纳光纤受到越来越多的重视［1］。
而由于锥形微纳光纤的优良独特的性能［1－4］，其应用价值十分可观［5］，但由于尺度微小，光传输和能量分布问题无论是理论上还是实验上都没有完全解决［6－7］，所以对其研究是必要和有意义的。
本文通过对尺度为微纳级的圆锥形光纤的能量分布进行计算模拟和分析，得出了在不同条件下光波在光纤柱体部分及锥体部分传输时的能量变化和分布。
1 模型结构研究的光纤模型为微纳圆锥形光纤，结构如图1所示。
在圆锥光纤部分，光波的传输不同于普通的圆柱形光纤，光线在光纤纤芯和包层界面上的入射角是变化的。
本模型采用的是纤芯直径大小呈线性变化，纤芯折射率设为1.445 7，为了简化计算，而将外层折射率设为1。
图1 圆锥形光纤结构模型Fig．1 Model of conical optical fiber2 计算方法2.1 能量分布在HEvm和EHvm模式下，微纳光纤的特征方程用下式来表述［8］:2.2 归一化频率在微纳光纤中，传输的模场应该满足纤芯与外界环境之间的边界条件，只有在传输模的条件和边界条件都满足的条件下的模式才能传播，而其它的模式会被截止，在这样的情况下引入一个特征参数v。
・简报・锥形光纤传输特性的检测与分析3Ξ薛春荣33,祝生祥,李 锐,肖志刚,王晓霞(同济大学Pohl固体物理研究所,上海200092)摘要:在实验上用剪断法测量锥形光纤的传输效率随锥形光纤圆锥角的变化关系,作出传输效率曲线;根据标量波动方程,运用高斯近似法,从理论上说明光信号在锥形光纤中的传输特性和能量损耗,并用具体数据进行半定量计算。
结果表明,锥形光纤顶端锥体的角度及其变化愈大愈光滑,锥形过渡区越短,传输效率就越高。
关键词:锥形光纤;传输效率;锥度;基模中图分类号:TN253 文献标识码:A 文章编号:100520086(2003)0720772203T est for the T ransforming Property of T apered FiberXU E Chun2rong,ZHU Sheng2xiang,L I Rui,XIAO Zhi2gang,WAN G Xiao2xia(Pohl Institute S olid State Physics,Tongji University,Shanghai200092,China)Abstract:Transmission propertie s of tapered fiber were discussed.The transmission efficiency of the ta2pered fiber was measured.The curve of transmission efficiency versus coning angle is given.By the scalarwave equation and Gaussian approximation,transmission propertie s of tapered fiber are analyzed,the powerlosse s caused by taper angle are also calculated.From the experiments and analyse s,it could be come tothe conclusion that the bigger the taper angle,and the higher the transmission efficiency.K ey w ords:tapered fiber;transmission efficiency;conicity;basic mode1 引 言 随着信息技术的发展,光纤在光通信和光探测等领域起着越来越重要的作用,而光纤锥端的光学性质对于光纤的应用至关重要。
塑料光纤(POF)的研究及其应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：塑料光纤的研究及其应用重庆工业职业技术学院毕业论文学生姓名:陶有兴指导教师：陈媛媛专业：计算机通信重庆工业职业技术学院自动化系二O一二年十一月目录中文摘要 ............................................... ..4 绪论.................................................... .6 1网络与通信的发展趋势.................................. ..8 1.1网络的发展趋势......................................................... .8 1.2通信的发展趋势...................................................... 。
8 2光纤通信的优势 . .................................... 。
.11 2.1铜缆传输的缺陷。
.................................................... .。
11 2.2采用光纤通信的优点. ................................................. 。
.11 3塑料光纤。
......................................... 。
13 3。
1塑料光纤的概念. ................................................... 。
13 3。
2塑料光纤和石英光纤的比较。
........................................ 。
塑料光纤的优势及应用100211341 王思骅摘要：塑料光纤的应用在近年来越来越广泛，而其性能，结构，种类，制造过程也备受瞩目，在国内的房展也有广大的前景，逐步成为了新型的传输材料。
关键字：塑料光纤特点性能制造应用现今社会，信号的传出大部分依赖石英光纤的传输，但是，由于石英光纤存在质地脆，机械强度差，切断和接续需要一定的工具、设备和技术，分路，耦合不灵活，供电困难等问题，塑料光纤正逐步发挥作用，成为广泛使用的新型材料。
塑料光纤，Plastic Optical Fiber（POF）是由高透明聚合物如聚苯乙烯（ps)聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）作为芯层材料，PMMA、氟塑料等作为皮层材料的一类光纤（光导纤维）。
不同的材料具有不同的光衰减性能和温度应用范围。
塑料光纤不但可用于接入网的最后100～1000米，也可以用于各种汽车、飞塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏（振动和弯曲）。
塑料光纤有着优异的拉伸强度、耐用性和占用空间小的特点。
这些优点使得塑料光纤在汽车中成功应用尤为重要。
与石英光纤相比，塑料光纤的优势也是显而易见的。
、塑料光纤大直径和数值孔径，光传导能力大，比同类传输介质有着高得多的带宽能力。
传输的频率越高，运用塑料光纤的成本就越低。
塑料光纤的切割、布线、粘结、抛光和其他加工容易。
由于有较大直径，塑料光纤安装和与器件、光源、探测器等的连接变得容易和低成本，非专业人士也能胜任这些操作。
准备塑料光纤的连接最多不超过1分钟，也不需要特别的工具。
即使是最简单的剪刀也可以用来切割塑料光纤。
塑料光纤不产生辐射，完全不受电磁干扰和无线电频率干扰以及噪音的影响。
POF系统的成本低，没有可能被窃听。
正由于塑料光纤具有如此多的优势，其在国内市场的前景十分可观，被应用于多个领域。
1、汽车行业。
2000年下半年欧洲的十六家汽车制造商共同制定了“MOST”标准，该标准指定塑料光纤作为汽车数据网的传输介质。
塑料光纤汽车网络已经用在级别较高的轿车上，并经受住了长时间的考验。
塑料光纤的基本特性及在全光系统中的应用研究在目前远距离、高速率、大容量的传输网络中，具有高带宽、小衰耗优点的石英玻璃光纤是最为常用的光传输介质。
但是，短距离光传输和光接入工程对光传输媒质有如下要求：制造工艺简单、较好的耐弯曲及耐挤压特性、接续工艺及操作简单。
这些恰恰是石英玻璃光纤的缺点，再加上石英玻璃光纤对加工原料纯度有较高的要求，使其难以在短距离光接入中广泛应用。
受技术水平和成本的限制，目前的通信网络规划忽略了通信距离与传输带宽对传输介质的要求，通常采用石英光纤作为传输媒介，给短距离通信带来种种不便，加大了施工成本和施工难度。
而布线方便、转接灵活、制造工艺简单的塑料光纤完全能够满足短距离通信对传输媒质的这些要求，并且在通信质量达到较高要求的前提下，极大地节省了成本。
1 、塑料光纤概论1.1 塑料光纤的结构及工作原理常见的塑料光纤剖面由内至外依次为：塑芯、塑纤包层、塑纤保护层、塑纤外包皮，其剖面示意图如图1所示。
由物理光学基本原理可知：光从光密介质射向光疏介质时，当入射角超过某一角度C （临界角）时，折射光完全消失，只剩下反射光线的现象叫做全反射。
发生全反射时，光线及其所携带能量进入光密介质。
光纤通信正是通过满足入射角以及光密介质、光疏介质的要求，实现全反射，将光信号从源端传输到宿端。
塑料光纤由高、低折射率的两种透明聚合物构成，其剖面结构示意图如图1所示。
塑芯和包层材料须满足：（1）两种材料应具有耐高温性和强韧性；（2）满足n芯-n皮≥0.05的折射率条件，保证全反射对入射角的要求；（3）界面粘接良好。
1.2 塑料光纤的优点石英玻璃光纤具有高带宽、小衰耗的优点，但是同时也具有制造工艺复杂、耐弯曲性及耐挤压特性较差、接续工艺及操作复杂的缺陷。
和石英光纤相比，塑料光纤具有布线方便、转接灵活、制造工艺简单的特点，完全能够满足短距离通信对传输媒质的要求，并且在通信质量达到较高要求的前提下，可极大地节省成本［3］。
锥形光纤的传输特性及其在近场光学显微镜中的应用的开题报告题目：锥形光纤的传输特性及其在近场光学显微镜中的应用一、研究背景近场光学显微镜是一种最小可见分辨率为几纳米的超高分辨率显微镜，其应用范围十分广泛，包括材料科学、生物学、化学等领域。
在近场光学显微镜中，锥形光纤可以用于导引和收集光信号，因此对锥形光纤的传输特性进行研究对近场光学显微镜的性能提升至关重要。
二、研究内容及目的本研究旨在研究锥形光纤的传输特性及其在近场光学显微镜中的应用，具体内容包括：1. 锥形光纤的制备方法和原理；2. 锥形光纤的光学特性，包括损耗、色散、波导模式等；3. 锥形光纤在近场光学显微镜中的应用，包括信号采集、光强增强、拉曼光谱等方面的应用。
通过研究锥形光纤的传输特性及其在近场光学显微镜中的应用，旨在提高近场光学显微镜的性能，并为相关领域的研究工作提供参考。
三、研究方法和技术路线1. 制备锥形光纤并进行光学测试：使用化学蚀刻法、爆炸法等方法制备锥形光纤，并进行光学测试，包括形貌特征、光学常数、损耗等。
2. 数据分析：对锥形光纤的光学测试数据进行分析，获取其光学特性。
3. 研究锥形光纤在近场光学显微镜中的应用：通过采集样品上的光信号，分析锥形光纤在近场光学显微镜中的应用，包括信号采集、光强增强、拉曼光谱等方面的应用。
4. 总结与展望：综合分析研究结果，总结并展望锥形光纤在近场光学显微镜中的发展前景。
四、预期目标1. 完成对锥形光纤的传输特性及其在近场光学显微镜中的应用的研究；2. 获得锥形光纤的光学特性和在近场光学显微镜中的应用效果；3. 提高近场光学显微镜的性能，推动其在相关领域的研究工作进展；4. 发表相关学术论文或专著。
