一、利用图像处理技术进行空芯光纤几何参数的测量（论文文献综述）
徐圣瑶[1]（2021）在《干涉型微结构光纤传感器的理论与应用研究》文中提出光纤传感器能够获取自然和生产信息,在科学研究与工业应用领域具有重要价值,将在物联网与人工智能时代迎来新的发展机遇。干涉型光纤传感器具有传感灵敏度高、结构设计灵活和动态范围大等特性,相较于其他类型的光纤传感器受到了学者们的广泛关注。然而传统干涉型光纤传感器面临两个基础的关键挑战亟需突破:由于常规光纤波导尺寸大,光场操控能力弱,使得传统光纤传感器灵敏度较低;另一方面,常规光纤传感单元的结构复杂、工艺制备困难,降低了传感器的工艺鲁棒性,是光纤传感器迈向应用的巨大障碍。微结构光纤由于其独特的光波导性质,为提升传感灵敏度和工艺鲁棒性提供了极具吸引力的解决办法。本论文围绕着干涉型微结构光纤传感器展开了一系列研究,建立了一套基于微结构光纤的群折射率差转折点增敏机制、波导色散剪裁及工艺制备的研究体系。首先,针对传统光纤折光计灵敏度低的问题,建立了干涉型微结构光纤的群折射率差转折点理论模型,将灵敏度提升至少一个数量级;随后,针对传统基于群折射率差转折点的微米光纤工作带宽小且工艺鲁棒性差问题,通过引入微结构进行波导色散剪裁,极大降低了模式间群有效折射率差对探测波长的敏感性,从而拓宽了工作带宽;降低了器件灵敏度对微结构光纤直径的敏感性,从而提升了工艺鲁棒性。在工艺制备上,针对微结构光纤拉锥困难问题,提出了低成本的单步熔融拉锥法,能够实现灵活的直径、锥度控制,为微结构光纤的制备铺平了道路。论文的主要工作和成果如下:（1）针对传统微米光纤工艺误差、工作带宽受限的问题,提出了微米双空气孔微结构光纤结构,基于偏振模干涉的群折射率差转折点增敏机制,在Sagnac环上实现了超高灵敏度、大直径工艺误差容忍度、大工作带宽的微米双空气孔微结构光纤折光计。该结构通过在包层中引入双空气孔进行波导色散剪裁,降低了器件灵敏度对直径的敏感性,从而极大提升了工艺误差容忍度。与传统微米光纤相比,直径工艺误差容忍度提高了 2倍以上,高灵敏度区域的工作带宽拓宽了600nm。（2）在微米双空气孔微结构光纤工艺制备上,提出低成本单步熔融拉锥法,通过控制拉锥速度和拉锥距离,实现灵活的直径和锥度控制,保证空气孔的完整。制备了直径3.6μm的微米双空气孔微结构光纤,测试结果表明实现了折射率灵敏度为47223nm/RIU的光纤折光计,为水质监测提供有效的解决方法。（3）针对传统微米光纤工作带宽较小的问题,提出了微米单应力区微结构光纤结构,基于多模干涉的群折射率差转折点增敏机制,在In-Line结构上实现了超高灵敏度、大工作带宽、结构紧凑的微米单应力区微结构光纤折光计。该结构通过在包层中引入单应力区实现波导色散灵活剪裁,降低了群折射率差对探测波长的敏感性,从而极大拓宽了工作带宽。与传统微米光纤相比,高灵敏度区域的工作带宽拓宽了 500nm,共振波长的自由光谱范围（FSR）的允许范围更广,能够实现更灵活的长度设计和更紧凑的传感单元;直径工艺误差容忍度提升1.5倍。（4）在微米单应力区微结构光纤工艺制备上,利用所提出的低成本单步熔融拉锥法,制备了大锥度角的微米单应力区微结构光纤,实现高阶模有效激发。制备了直径2.3μm的微米单应力区微结构光纤,测试结果表明实现了灵敏度为30563nm/RIU的光纤折光计,在微流控生化分子监测传感系统中有极大潜在应用价值。（5）针对传统矢量弯曲光纤传感器制备可重复性低的问题,提出了单应力区微结构光纤结构,基于双模干涉原理实现了工艺简单鲁棒、灵敏度高、结构紧凑、成本低的单应力区微结构光纤矢量弯曲传感器。通过在包层中引入单侧应力区构造非圆对称波导,单应力区微结构光纤支持非对称包层模传播,该模式对弯曲幅度及方向敏感。利用包层模与纤芯模之间的双模干涉机制,实现矢量弯曲传感功能。（6）构造了简单三明治In-Line结构,制备了传感单元3mm长的单应力区微结构光纤矢量弯曲传感器,测试结果表明实现了灵敏度为2.04nm/m-1的矢量弯曲传感,具有较小的温度串扰特性,在矿道安全监测中具有广阔应用前景。
张婉[2]（2020）在《基于材料修饰的新型微结构光纤器件研究》文中指出微结构光纤,由于其结构设计的灵活多变性及传统光纤无法比拟的优异光学特性,极大地突破了传统光纤的局限,为纤维光学带来了一场深刻变革,为光纤技术及其应用领域的发展提供了新的发展途径。近年来,微结构光纤及应用研究成为国内外关注的热点,为光通信、光传感、光器件、量子光学、生物医学等领域的发展瓶颈问题突破提供了新的契机。微结构光纤中存在的空气孔为功能材料的修饰提供了天然的通道,材料修饰的微结构光纤集材料的优异光学特性与微结构光纤灵活的结构设计于一体,为提升微结构光纤性能、扩展其应用范围及新型光器件开发提供了新的途径。本学位论文在国家自然科学基金项目和北京交通大学博士生创新基金项目的联合资助下,开展基于金属修饰微结构光纤的理论及实验研究,重点围绕着宽带微结构光纤偏振滤波器、单模圆柱矢量光束模式选择器以及高性能光纤传感器开展深入研究。取得的主要创新成果如下:1.提出一种具有偏振滤波功能的镀金膜微结构光纤。为提高镀金膜的可行性,综合考虑增强金属表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）与减小镀金膜对光纤损耗的影响,在微结构光纤设计中将包层第二圈空气孔的一个空气孔设计成大尺寸空气孔,不仅便于镀金膜的实现,而且通过打破光纤旋转对称性,使基模的两个偏振态不再简并。通过在大空气孔内壁镀金膜,使基模的一个偏振态与金属中的等离子体波产生强烈共振,成功实现偏振滤波。研究结果表明,在波长1.31μm处,基模y偏振模损耗为2138.34 d B/cm,基模x偏振模损耗为2.03 d B/cm,两偏振模损耗比值高达1054.3,在微结构光纤中实现了单偏振传输,即偏振滤波功能。选取300μm光纤长度做偏振滤波器,其偏振消光比20 d B对应的带宽为530 nm,覆盖波长从1.15μm至1.68μm,其中最大偏振消光比高达525 d B,成功实现了宽带小型化偏振滤波器。2.首次将复合金纳米线引入环形芯微结构光纤,提出一种用于准单模圆柱矢量光束（Cylindrical vector beam,CVB）产生的复合金纳米线填充的环形芯微结构光纤。通过在环形芯微结构光纤中心空气孔填充金-石英-金复合纳米线,在波长1.3μm至1.39μm的90nm带宽的范围内,环芯中其他模式与TE01模的损耗比大于50,获得较好的准单TE01模CVB传输特性,在全光纤条件下,有效分离了环形芯微结构光纤中的模式,实现准单TE01模CVB传输。与现有利用光纤实现CVB单模传输的系统相比,该光纤不仅具有结构简单、稳定性好的优点,而且突破了难以实现单模传输及单模传输损耗高的难题。3.提出一种用作折射率传感器的镀金膜D形微结构光纤。为使待测分析物与镀金镀充分接触,降低镀金膜制作难度,选择D形微结构光纤。通过在侧平面上镀条状金膜,增加结构自由度,通过调节镀金条宽度,提升该传感器的折射率检测范围。通过结构参数优化,该传感器实现了从1.2至1.4的非常宽的折射率检测范围,最大灵敏度可达3751.5 nm/RIU,且传感器的折射率分辨率优于1×10-5 RIU。所设计的折射率传感器具有比其他金属修饰微结构光纤传感器更宽的折射率检测范围,大大拓宽了该折射率传感器的应用范围。4.首次将镶嵌金属线的修饰方式用于HC-ARF,提出一种可实现偏振滤波性能的镶嵌金纳米线的单层椭圆管空芯反谐振光纤（Hollow Core Anti-resonant Fiber,HC-ARF）。通过在水平方向的两个椭圆管各镶嵌一根金纳米线,使基模的一个偏振态与金属中的等离子体波产生强烈共振,在波长1.3μm至1.5μm的200nm带宽的范围内,高阶模及基模y偏振模与基模x偏振模的损耗比均大于100,实现了良好的偏振滤波。为降低制作难度,进一步提出一种改进型的金属修饰嵌套管HC-ARF,将椭圆管包层换为圆管包层,采用铝纳米线代替金纳米线嵌入水平方向两大圆管管壁,并在水平方向的两个圆管中分别嵌套两个小圆管,有效将单偏振单模区域扩展到320 nm,覆盖波长1.26μm至1.58μm的范围。金属铝造价远低于金属金,因此,改进型金属修饰嵌套管HC-ARF具有制备难度低、单偏振单模带宽宽及成本低的显着优势,在相干空芯光纤通信系统及超宽带激光偏振光源中有较好的应用前景。5.采用自制的掺锗芯微结构光纤,设计并制作了Sagnac型微结构光纤多功能传感器,实现了四个物理量的单独检测。实验结果表明,该传感器具有较好的压力传感特性,在压力测量范围0.4 MPa到1.8 MPa,获得了超高的压力灵敏度11.5 nm/Mpa。此外该传感器还分别对应变、弯曲、温度敏感,在应变测量范围0με到4000με内,灵敏度为8.99 pm/με;弯曲测量范围3.5 m-1到6.0 m-1内,灵敏度为-386.29 pm/m-1;温度测量范围25℃到65℃内,灵敏度为466.18pm/℃。该多功能传感器结构简单,性能稳定,可应用于许多复杂环境中的物理量检测。
张凯伦[3]（2020）在《基于深度学习研究通过空芯光纤的成像》文中提出近年来深度学习技术快速发展,正在向不同的领域延伸。传统的图像识别或者是散斑重建技术如传输矩阵技术、波前整形技术等在操作上都具有一定的复杂性并且得到很好的效果需要稳定的光学系统。而深度学习技术向光学成像上的应用,可以准确的提取图像特征,对图像进行复原,实验操作简单。本文的主要工作内容如下:1、分析了什么是深度学习,深度学习的来源,介绍了深度学习的基本思想,并对常用的深度学习的网络架构进行了描述。详细阐述了卷积神经网络的网络结构和各个结构的工作机理和在网络中的作用。2、介绍了光纤的基本结构,分别介绍了光线在阶跃型光纤和梯度型光纤中传输的基本原理并从几何分析的角度进行阐述。然后又对散射介质成像的发展状况做了汇报并详细介绍了散射介质成像的几种方法。3、利用深度学习技术,探究了不同长度、不同孔径的空芯光纤传输信息的效果。实验中发现在相同孔径下长度越长的空芯光纤,使用U型卷积神经网络对图像的恢复效果越好。以及在相同长度下孔径越大的空芯光纤,恢复的图像与原图像的相似度越高。对于振幅型空间光调制器加载的图像信息进行传输和网络恢复,其效果要明显好于相位型空间光调制器加载图像信息进行传输,并且前者在网络训练中更加的容易、操作简单。
陈翔[4]（2020）在《反谐振负曲率空芯光纤的结构设计、制备工艺及后处理技术研究》文中研究说明传统的实芯光纤由于其制成材料的吸收、色散、非线性、低损伤阈值等本征属性,逐渐成为了光纤通信技术的瓶颈,在一些特殊应用领域中,传统实芯光纤也表现出由于材料导致的局限性。而空芯光纤为克服传统光纤的瓶颈,提供了一个完美的解决方案。其中,反谐振负曲率空芯光纤是最近提出的一种新型空芯光纤,由于其独特的优势,迅速成为近年来的研究热点。但反谐振负曲率空芯光纤的研究还处于早期实验室阶段,为促进反谐振负曲率空芯光纤的商业化应用,本文在前人的工作基础上,对反谐振负曲率空芯光纤的结构设计、制备工艺及后处理技术进行了研究。首先,基于反谐振负曲率空芯光纤结构设计的研究现状,易于制备且性能优异的结构设计还比较少,针对性的提出了一种双负曲率反谐振空芯光纤。其限制损耗比普通单层6管环结构的限制损耗降低了约3个数量级,最低限制损耗可以达到甚至优于嵌套6管环结构。另外,该光纤的高阶模抑制能力比目前已报道的单模低损耗结构提升了200倍以上,在整个传输窗口的高阶模损耗在100 dB/m以上,具有强大的大模场单模运转能力。同时,由于其结构的特殊性,在制备过程中,可完全避免管环间隔不均匀的问题,降低了制备难度。其次,反谐振负曲率空芯光纤已报道的研究主要以结构设计及光纤应用为主,对于光纤制备方面的研究较少。本文从理论和实验上对反谐振负曲率空芯光纤的制备技术进行了研究。推导建立了反谐振负曲率空芯光纤拉伸模型,明确了光纤拉制过程中的关键工艺参数,热区宽度和进料速度。分析得出套管与毛细管横截面积之比不变的原则,完善了反谐振负曲率空芯光纤制备模型。根据制备模型选择合适尺寸的套管和毛细管,使用提出的改善管环结构分布均匀性的制备方法,制备了管环结构分布均匀的无节点反谐振负曲率空芯光纤,所得的制备光纤结构参数与模型计算结果相符。最后,由于反谐振负曲率空芯光纤的结构特殊性,其与常规光纤的后处理技术存在一定差异,而目前针对该光纤后处理技术的研究仍不充分。本文对反谐振负曲率空芯光纤的后处理技术进行了研究。针对从大芯径空芯光纤到单模光纤的耦合研究领域空白,提出了一种从大芯径空芯光纤向单模光纤的耦合方法,该方法的耦合效率不再受限于模场直径匹配,在芯径相差较大的情况下,所提出的耦合方法可以获得比传统技术更高的耦合效率。通过使用所提出的耦合方法,实现了从纤芯直径为110μm的大芯径空芯光纤到普通单模光纤的耦合,耦合效率高达50%。与直接耦合（耦合效率小于5%）相比,耦合效率提高了一个数量级。
张越[5]（2020）在《超小GRIN光纤探头与空芯光子晶体光纤的耦合模型及应用》文中进行了进一步梳理基于空芯光子晶体光纤（Hollow Core Photonic Crystal Fiber,HC-PCF）的全光纤光谱吸收气体传感器,具有体积小、抗干扰能力强、稳定性好等优点,近年来受到学者的青睐。然而,该类气体传感器通常采用单模光纤与HC-PCF进行耦合,存在耦合距离短和效率低等问题。本文将超小自聚焦（Gradient-index,GRIN）光纤探头与HC-PCF进行耦合,利用GRIN光纤探头良好的聚焦特性,以获得更远的工作距离和更高的耦合效率。完成的主要工作或创新点如下:1、在论述小型化光学探头和光纤气体传感器发展动态的基础上,提出利用超小GRIN光纤探头替代传统单模光纤,与HC-PCF耦合研究新型光纤气体传感器的思想,以提高光谱吸收型气体传感测量系统的工作性能。2、基于超小GRIN光纤探头的光学特性,研究其结构参数的优化设计方法,利用高级编程语言C#开发GRIN光纤探头的设计与性能分析软件,通过分析不同结构参数对GRIN光纤探头的光学性能参数的影响,设计具有优越聚焦性能的GRIN光纤探头的结构参数,为其样品制作和检测提供参数依据。3、建立超小GRIN光纤探头与HC-PCF的耦合模型,对其耦合效率进行了理论计算和数值分析,研究了不同GRIN光纤探头对耦合效率的影响。4、搭建了超小GRIN光纤探头与HC-PCF的耦合效率测量实验系统,研制了五组不同的GRIN光纤探头样品用于耦合效率的实验测量,并与单模光纤作为耦合探头进行了实验对比分析,验证了GRIN光纤探头与HC-PCF耦合时相比于单模光纤耦合可以获得更远的工作距离和更高的耦合效率。5、利用光谱吸收型气体检测方法,将超小GRIN光纤探头与HC-PCF的耦合模型用于新型光纤气体传感器的研究,建立了相应的气体传感器物理模型,搭建了初步的验证实验系统。
闪晨曦[6]（2019）在《基于空芯光纤的曲率传感器及其传感特性研究》文中进行了进一步梳理曲率作为一种重要的物理参量,可以反映被测物体的结构和形态,在土木工程、航空航天、复合材料等领域具有重要的意义。光纤传感器在曲率传感领域具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,但是往往存在温度交叉敏感、曲率测量范围小等问题。为解决上述问题,本课题提出了基于空芯光纤的曲率传感器,分析了传感器中反谐振和马赫-曾德干涉两种传感理论,研究了传感器的曲率传感特性,实验验证了该传感器具有大曲率测量范围、温度不敏感、扭转不敏感等优点。本课题的具体研究内容包括:1、对空芯光纤的结构特点和导光机制进行了分析,研究了空芯光纤的反谐振效应和马赫-曾德干涉两种传感理论。理论推导了反谐振效应中谐振波长的公式和马赫-曾德干涉中干涉波长的计算公式,使用数值仿真软件Rsoft仿真了空芯光纤和单模光纤-空芯光纤-单模光纤两种结构中入射光的传输情况,分析了空芯光纤的内径和长度对透射光谱的影响。2、提出了基于空芯光纤的曲率传感器,对其进行了传感理论、制作方式和结构参数的研究。建立了基于反谐振效应和马赫-曾德干涉的曲率传感理论模型,分析并验证了该传感器的温度不敏感性。研究了传感器的制作方式,分析了熔接参数对透射光谱的影响,并且实验分析了空芯光纤内径和长度对透射光谱中谐振峰和干涉峰的影响,为该传感器的制作工艺优化和结构参数设计提供了依据。3、设计并搭建了基于空芯光纤的曲率传感器的传感实验系统,完成了传感器的曲率传感实验,以及温度和扭转对传感器的影响实验。实验结果表明,该传感器在曲率范围为0～7.04 m-1时曲率灵敏度是-0.54 nm/m-1,在7.04～11.87 m-1时曲率灵敏度为-2.02 nm/m-1,该传感器的温度灵敏度和扭转灵敏度分别为5.54pm/℃和-6.74 pm/(rad·m-1),验证了该传感器具有温度不敏感性和扭转不敏感性。
张传彪[7]（2020）在《基于多芯光纤的新型光纤传感器研究及应用》文中认为随着光纤传感器在当今社会中的作用越来越重要,不断提高光纤传感器的性能已经成为一种必然趋势。多芯光纤由于其具有特殊的结构,往往可以实现较好的传感性能,而且还能满足特殊的传感需求。本博士论文依托国家自然科学基金,对新型多芯光纤微结构的制作和多芯光纤传感器的应用进行了深入研究。论文的主要研究工作与创新点总结如下:1.采用全固态的双芯光纤制作了一种新型T-型锥结构的马赫-曾德尔干涉仪,该传感器的制作过程简单,适合用于微型传感应用。利用商用熔接机在双芯光纤和单模光纤之间制作了新型的T-型锥,由于双芯光纤中存在光束的多路干涉,可以利用这种模式干涉实现传感参量的测量。分别研究了传感器不同峰值处的折射率、应变和温度响应特性。对于折射率测量,在1.3388到1.3908的折射率变化范围内,折射率每变化1%就有2.4 nm的最大波长漂移。对于应变测量,该传感器最大的应变灵敏度为4.61 pm/με。而且,该传感器的温度稳定性较好,在30°C到80°C的温度变化范围内,温度灵敏度为0.002 nm/°C,这将有利于实现折射率和应变更精确的测量应用。2.研制了一种基于双芯光纤的微型光纤应变传感器,并进行了实验验证。在T-型锥结构光纤传感器基础之上,利用切割刀在双芯光纤结构中间进行切割,把其中一段双芯光纤旋转90°后重新熔接,制作的新型光纤传感器获得了优化的干涉光谱。这是针对双芯光纤的特殊结构,提出一种改进传感器性能的技术方法。实验结果表明,改进后的传感器结构具有更好的应变传感灵敏度,不同应变条件下,波长灵敏度和强度灵敏度分别为6.11 pm/με和9.9×10-3 d B/με,传感器的温度稳定性也较好,变化的温度对应的波长灵敏度约为0.69 pm/°C,强度灵敏度约为0.0053d B/°C。此外,提出的这种制作新型T-型锥的技术,可重复性强,为不同类型多芯光纤微结构的制作提供了有效途径。3.研制了一种基于四芯光纤的新型折射率传感器,四芯光纤中有一个熔锥结构,这种熔锥结构有效增强了光纤传感器中的模式干涉。在实验中,分析了不同光纤参数对传感器性能的影响,发现熔锥结构对于传感器的折射率传感灵敏度有明显增强作用。通过测试,获得传感器的最大折射率传感灵敏度为171.2 nm/RIU,对应的折射率分辨率为2.92×10-4 RIU。此外,通过减小锥结构的尺寸,可以提高传感器的灵敏度,从而满足更多的应用场景,如高灵敏度的化学传感或生物传感。4.提出了一种基于腐蚀双芯光纤的紧凑型折射率传感器,腐蚀双芯光纤是将光纤浸入到氢氟酸水溶液中进行包层的腐蚀而成。数值仿真表明,只有包层模式与周围环境有较强的相互作用,且较高的包层模式对外部介质更敏感。在实验中,对传感器不同的损耗峰值处的折射率响应特性进行研究,并在1.3388～1.3981的折射率范围内,折射率每变化1%,获得最大的波长漂移为3.51 nm。对传感器的温度特性进行研究,发现该传感器的具有较低的折射率-温度交叉灵敏度,约为1.06×10-6 RIU/°C。实验结果表明,腐蚀双芯光纤对提高传感器的折射率灵敏度具有重要作用,这将为设计和优化折射率传感器的传感特性提供了有益的参考。在后续研究项目中将进一步探索这种情况,并将涉及更多类型的多芯光纤。该传感器制作简单,具有较低的温度交叉灵敏度,在生物化学领域具有良好的应用前景。5.设计了一种新型的光纤传感器,传感头是由一小段双芯光纤熔接在两段多模光纤中间制作而成。当光束从单模光纤传输到多模光纤中时,会激发出多种高阶模式,这些高阶模式会继续传输到双芯光纤中,这会增强传感器结构中的模式干涉,有助于提高传感器的传感性能。通过实验测试,获得最大的折射率灵敏度为125.5 nm/RIU,应变灵敏度为3.11 pm/με。在30°C到90°C的温度变化范围内,波长漂移量为0.76 nm,温度灵敏度为13.36 pm/°C。研制的传感器在波长漂移的拟合上均表现出良好的线性特性。6.提出并用实验验证了一种由七芯光纤和少模光纤组成的微型光纤温度传感器。在少模光纤部分,少量模式被激发出来并继续在七芯光纤中传输。该传感器中的干涉较强,并获得最高为27 d B的消光比。实验研究了该传感器的温度响应特性,在25°C到110°C的温度范围内,传感器的温度灵敏度为91.8 pm/°C。对传感器的快速傅里叶变换后的频谱响应进行了研究,随着温度变化,该传感器频率振幅相应的灵敏度为1.57×10-2 a.u./°C。由于该传感器的制作过程简单方便,具有良好的传感应用前景。7.研制了一种基于双芯光纤的新型法布里-珀罗干涉仪,并通过实验验证了其可用于微位移的传感探测。将传感器安装在位移平台上,随着反射光纤在不同方向移动,可以通过测试不同的反射光谱,获得干涉仪的变化情况,实现传感测量。在实验中,我们获得了在X-轴、Y-轴和Z-轴方向上的不同位移灵敏度,当传感器在Y-轴方向位移时,传感器获得了最大的传感灵敏度为0.954 nm/μm,对应的位移分辨率为0.052μm。利用传感器在不同位移方向上传感灵敏度的差异性,该传感器具有实现多维度微位移传感的应用潜力。8.制作了一种基于七芯光纤的新型温度传感器。利用硅橡胶把两段七芯光纤封装在玻璃毛细管中组成F-P腔结构,并以此作为传感头。在实验中,详细分析了不同腔长状态下的反射光谱,并利用这种特性实现传感探测。通过实验数据的分析,得到了获得了传感器的温度传感特性。9.提出了一种获取多芯光纤几何参数的图像处理方法。根据多芯光纤的特点,利用Matlab对多芯光纤的截面图进行处理,该算法主要包括以下步骤:滤除图像噪声、边缘检测、使用适当的阈值进行边界提取和改进的曲线拟合算法重建截面。然后,得到了以像素为单位的多芯光纤的相对几何参数。对不同的边缘检测算子进行了比较,分析了各种检测结果,为边缘检测提供了有意义的参考。结合数字图像处理技术自动化分析光纤参数将是一种重要的前沿趋势,这对于多芯光纤设计和分析具有重要价值。
肖涵[8]（2019）在《新型偏振保持少模光纤与太赫兹偏振保持波导的研究》文中认为偏振保持波导作为波导的一个重要分支,是偏振敏感及偏振依赖的通信和传感系统不可或缺的组成部分。偏振保持少模光纤将“少模”与“偏振复用”结合,可作为空分复用技术的一种实现方式,为进一步扩充光通信传输容量开启了一扇新颖的大门。在偏振敏感的太赫兹（Terahertz,THz）传感、光谱成像及无线通信等系统中,THz偏振保持波导在传输偏振信息的同时,提高了系统的稳定性,减小了系统的体积,是当前的一个研究热点。在此背景下,本论文针对偏振保持少模光纤与THz偏振保持波导开展了一系列的研究工作,内容包括基于强耦合多芯结构和孔辅助型结构的偏振保持少模光纤,以及基于光子带隙结构和反谐振结构的THz偏振保持空芯波导,取得的主要创新成果如下:1.基于强耦合多芯结构,提出并研究了偏振保持超模光纤。利用数值仿真模型,详细分析了准椭圆分布强耦合型八芯与十六芯光纤的几何参数、光学参数对模式数量、模场面积及模式间有效折射率差的影响。优化参数下,强耦合型八芯及十六芯光纤分别支持14个与20个具有不同偏振态和空间方向的矢量模式。对于十六芯光纤,1550nm波长处所有模式彼此分离且基模的模场面积与普通单模光纤匹配。研究了十六芯光纤的波长依赖特性,1520-1580nm波长范围内光纤的模式数量不变且满足任意模式之间的有效折射率差高于10-4。2.通过在椭圆环芯光纤包层中引入四个非圆对称分布的空气孔,提出并分析了一种支持偏振保持模式传输的少模光纤。通过优化空气孔的参数,光纤可支持10个矢量模式,1550nm波长处所有模式的有效折射率差均高于1.65 ×10-4,且在1510-1630nm宽带范围内保持在1.52X104以上。数值仿真结果表明,与对应的椭圆环芯光纤相比,该光纤的偏振保持性能得到了有效提高。通过修正结构参数,光纤的模式数量可进一步扩展。3.研究了一种中心孔辅助型椭圆芯光纤。通过调整纤芯与空气孔的参数,光纤可传输10个彼此分离的矢量模式,在1510-1630nm波长范围内,任意模式间的有效折射率差均高于1.8X1010。探究了中心孔辅助型椭圆芯光纤模式数量的可扩展性,该光纤中偏振保持模式的数量可拓展至14个,1550nm波长处模式间有效折射率差的最小值为1.38X10-4,且在1510-1630nm范围内随波长变化很小。4.讨论了空芯光子带隙波导用于THz频段偏振保持模式传输的可行性。利用数值仿真,研究了基于三角晶格及正方晶格的空芯光子带隙波导的矢量模式特性。三角晶格4单元芯光子带隙波导的高双折射（高于104）、低损耗（低于O.01cm-1）传输带宽为0.23THz（0.82-1.05THz）,且0.9THz频率处基模的有效折射率差为9.4×10-4。详细分析了结构参数对波导偏振保持特性的影响,计算结果表明,矢量模式对芯区的结构参数具有较好的容忍度。此外,研究了21单元芯、24单元芯及32单元芯正方晶格光子带隙波导,较窄的空气芯子有利于提高模式间的有效折射率差,尤其是对高阶模式组;而增大芯子尺寸可以增加矢量模式数量,但模式间的耦合作用增强。5.提出并研究了基于四个半椭圆介质管包层的THz偏振保持空芯反谐振波导。通过调整包层中一组介质管的厚度,可以在波导中引入10-4量级的双折射,同时将引起低损耗传输带宽的降低。数值仿真结果表明,较大的空气芯子有利于降低模式的传输损耗,但波导偏振保持性能较差;介质管的尺寸而非形状对模式损耗有较大的影响。在频率范围0.46-0.6THz及0.74-1.1THz内空芯反谐振波导具有低损耗（低于1OdB/m）、高双折射（高于10-4）及低群速度色散（低于0.6psTHz-1cm-1）特性。波导弯曲半径大于2cm,沿x轴或少轴弯曲时,模式的弯曲损耗低于4dB/m。
孟硕[9]（2018）在《金属/电介质型空芯光波导中的激光传输特性研究》文中认为空芯光波导（Hollow waveguide,HWG）是具有潜在实用价值的红外激光传输器件,具有高功率阈值、低传输损耗、宽带传输和良好的柔韧性等优势,可应用于环境监测、医疗诊断、工厂作业等众多领域。在空芯光波导应用系统设计中,需要精准的激光传输特性参数。为适应现阶段的应用需求,研究AgI/Ag空芯光波导的激光传输特性就显得非常必要。本文的主要工作包括:第一,提出光学检测数据评价的隶属函数和以隶属函数加权的非线性拟合算法（MFW-LM）。采用模糊逻辑的思想,构建了隶属函数来评估光学检测数据的质量。使用该隶属函数作为Levenberg-Marquardt算法的加权函数,即MFWLM算法,用于在预期数学模型约束下的信号建模和重构,极大减弱了小数据集中异常值和失真数据对拟合过程的过度影响。通过光学传感信号仿真及其在激光吸收光谱分析及激光束线形重构方面的应用证明了该算法的鲁棒性和有效性。第二,空芯光波导内激光束线形的多点分析方法。首次提出通过比较不同长度、曲率的空芯光波导出射的激光线形得到传输损耗,等效模拟了激光在空芯光波导不同传输位置处的激光束线形,解决了实验条件下空芯光波导的入射激光能量及线形难以准确测量的问题,实现了对空芯光波导内激光传输特性的多点测量。第三,建立AgI/Ag空芯光波导激光传输特性的新表述。洛伦兹-高斯光束入射AgI/Ag空芯光波导,通过提出的多点分析方法,得到空芯光波导在一定长度范围内其衰减系数与长度成反比,建立了任意长度空芯光波导对传输激光衰减量的计算公式。并以衰减与激光传输角度的关系进行了充分解释。相比器件手册中平均化的衰减系数,我们提出的计算方法将衰减量误差降低了73.6%。同时将该计算方法应用于弯曲型空芯光波导实验,验证了由弯曲导致的衰减量与曲率成正比的理论公式,误差低至3.1%。本文基于所提出的MWF-LM算法处理AgI/Ag空芯光波导出射激光线形,等效对空芯光波导内激光束线形进行了多点分析,得到了空芯光波导对传输激光造成的衰减量与其长度的新表述,验证了由弯曲造成的对传输激光的额外衰减与曲率成正比。本文的研究成果对于发展空芯光波导应用系统的设计具有重要意义。
王鑫[10]（2016）在《面向高功率激光应用的大模场面积微结构光纤的研究》文中进行了进一步梳理随着光纤激光器输出功率的迅速提高,非线性效应已成为限制光束质量和输出功率提升的主要障碍,同时,有效传输波导的缺乏也限制着高功率激光应用系统的发展。微结构光纤以其灵活的结构设计和传统光纤无法比拟的优异特性,为高功率激光系统急需的大模场面积光纤提供了一条有效的实现途径。本论文在国家自然科学基金项目、北京交通大学优秀博士创新基金项目、欧盟框架计划项目的共同资助下,面向高功率光纤激光器小型化、集成化发展的迫切需求,以及高功率激光传输波导匮乏的现状,从结构创新及制备可行性出发,开展大模场面积微结构光纤及大芯径空芯光子带隙光纤的研究。取得的主要创新成果如下：1.提出一种实际微结构光纤端面几何结构重建模型,与有限元分析模型相结合,建立起实际微结构光纤特性分析模型。通过建立全变差-小波去噪模型,有效去除微结构光纤截面图像噪声；采用基于卡尔曼滤波的点扩散函数估计模型,在有效保持空气孔边缘信息的同时,高精度复原微结构光纤图像。利用所建立的模型,对两种商用微结构光纤的光纤特性进行了分析,分析结果表明所建立的分析模型可以快速准确地评估微结构光纤特性,实现了微结构光纤特性的快速、低成本的评估。2.首次提出并成功研制出一种矩形晶格的大模场面积微结构光纤。特性分析表明所研制光纤在工作波长2 μm处,平直状态下模场面积高达2471 μm2。在弯曲半径为30 cm时,光纤为单模运转,基模弯曲损耗仅为0.0015 dB/m,并且弯曲后基模模场面积为2349 μm2,弯曲后的模场面积减小量仅为3.7%,其抗弯曲形变指标明显优于现有报道。在波长2μm处,实际测得弯曲半径30 cm时,光纤弯曲损耗仅为0.062 dB/m。3.提出一种含有泄漏通道的三角芯大模场面积微结构光纤。结构设计中,仅采用两种尺寸接近的圆空气孔,降低制作难度。在工作波长1.064μm,弯曲半径30 cm的状态下,光纤为单模运转,基模弯曲损耗仅为0.0025 dB/m,模场面积为815 μm2并且将可维持单模运转的弯曲方向角范围拓展至±55°。而目前已报道的非对称包层微结构光纤可维持单模运转的弯曲方向角范围仅为±7°。4.提出一种改进型的三角芯大模场面积微结构光纤。引入掺氟棒代替最内圈大空气孔,进一步降低制作难度,提升模场面积。在分析结构参数及弯曲特性之间关联性的基础上,优化结构参数。在工作波长1.064 μm处,弯曲半径为30 cm时,光纤为单模运转,基模模场面积为1154 μm2。相比于改进前结构,弯曲状态下的模场面积增加340 μm2,并将单模运转的弯曲方向角范围拓展至±180°,彻底摆脱了弯曲方向的限制。5.提出一种具有multi-trench芯结构的大模场面积光纤,突显出multi-trench芯结构在调制模场分布、抑制弯曲形变、保证单模特性方面的重要性。在工作波长1.064 μm处,弯曲半径15 cm时光纤为单模运转,模场面积达1100 μm2。而现有报道的multi-trench光纤在弯曲半径小于20 cm时模场面积难以突破890μm2。在此基础上,又提出一种改进型结构,将弯曲半径15 cm处对应的单模模场面积提升至1310 μm2。6.提出一种适用于测量空芯光子带隙光纤宽带色散的相位提取方法,并搭建起基于Mach-Zehnder干涉仪的色散测量系统。结合峰值点和中心对称点的判定,直接从干涉谱中提取相位信息。针对所研制的纤芯直径26 μm的19 cell空芯光子带隙光纤,实际测量得到在1400 μm至1630 μm带宽范围内的基模色散曲线,并首次实际测量得到四条高阶模色散曲线。实验测量结果与理论仿真结果吻合。
二、利用图像处理技术进行空芯光纤几何参数的测量（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、利用图像处理技术进行空芯光纤几何参数的测量（论文提纲范文）
（1）干涉型微结构光纤传感器的理论与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感器的研究进展及应用需求 |
| 1.2.1 微结构光纤简介及研究进展 |
| 1.2.2 干涉型光纤传感器研究现状 |
| 1.2.3 干涉型光纤传感器发展趋势 |
| 1.3 微米光纤传感器研究进展及应用需求 |
| 1.3.1 研究现状 |
| 1.3.2 发展趋势 |
| 1.4 本文的主要内容和创新点 |
| 1.4.1 本论文的章节安排 |
| 1.4.2 本论文的主要创新点 |
| 第二章 微米光纤导模原理及制备工艺 |
| 2.1 微米光纤光场传输理论 |
| 2.1.1 微米光纤导模理论基础 |
| 2.1.2 微米均匀区域光场分布特性 |
| 2.1.3 锥形区域光场传输理论 |
| 2.2 微米光纤的制备工艺 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 微米双空气孔微结构光纤的折射率传感研究 |
| 3.1 基于偏振模干涉的折射率传感机理 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 基于偏振模干涉的群折射率差转折点理论 |
| 3.1.3 微米双空气孔微结构光纤传感机理 |
| 3.2 工艺制备 |
| 3.3 折光计方案研究与实验测试 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 微米单应力区微结构光纤的折射率传感研究 |
| 4.1 基于多模干涉的折射率传感机理 |
| 4.1.1 研究背景 |
| 4.1.2 基于多模干涉的群折射率差转折点理论 |
| 4.1.3 微米单应力区微结构光纤传感机理 |
| 4.2 工艺制备 |
| 4.3 折光计方案研究与实验测试 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 单应力区微结构光纤的矢量弯曲传感研究 |
| 5.1 单应力区微结构光纤的传感机理和光谱特性 |
| 5.1.1 研究背景 |
| 5.1.2 单应力区微结构光纤的矢量弯曲传感机理 |
| 5.2 工艺制备 |
| 5.3 矢量弯曲传感方案研究与实验测试 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
| 附录2 论文中缩略词含义 |
| 参考文献 |
（2）基于材料修饰的新型微结构光纤器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 微结构光纤概述 |
| 1.2 表面等离子体共振技术 |
| 1.2.1 SPR技术的发展历程及研究现状 |
| 1.2.2 基于SPR的微结构光纤偏振滤波器研究现状 |
| 1.2.3 基于SPR的微结构光纤折射率传感器研究现状 |
| 1.3 光纤圆柱矢量光束研究现状 |
| 1.4 空芯反谐振光纤器件研究进展 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 2 金属修饰微结构光纤耦合理论 |
| 2.1 几种金属材料特性 |
| 2.1.1 介电常数模型 |
| 2.1.2 金、银、铝介电常数的描述 |
| 2.2 SPR基本理论 |
| 2.2.1 SPW形成机制 |
| 2.2.2 复合光波导耦合模理论 |
| 2.3 金属修饰微结构光纤模式耦合效应 |
| 2.3.1 有限元分析模型简介 |
| 2.3.2 模式耦合效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 金属修饰微结构光纤器件研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 金镀膜微结构光纤偏振滤波器 |
| 3.2.1 光纤结构设计 |
| 3.2.2 金镀膜与金填充微结构光纤性能对比 |
| 3.2.3 结构参数影响 |
| 3.2.4 偏振滤波器性能 |
| 3.2.5 小结 |
| 3.3 复合金线填充环形芯微结构光纤 |
| 3.3.1 CVB在微结构光纤中的实现 |
| 3.3.2 单模CVB在微结构光纤中的实现 |
| 3.3.3 制作可行性讨论 |
| 3.3.4 小结 |
| 3.4 金镀膜D形微结构光纤折射率传感器 |
| 3.4.1 光纤结构设计 |
| 3.4.2 光纤传感机理 |
| 3.4.3 结构参数影响 |
| 3.4.4 小结 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 金属修饰空芯反谐振光纤偏振滤波器研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 空芯反谐振光纤导光机理 |
| 4.3 金纳米线修饰HC-ARF偏振滤波器 |
| 4.3.1 光纤结构设计及偏振滤波性能 |
| 4.3.2 结构参数的影响 |
| 4.3.3 小结 |
| 4.4 改进型的空芯反谐振光纤偏振滤波器 |
| 4.4.1 结构设计 |
| 4.4.2 不同金属纳米线修饰下的光纤特性 |
| 4.4.3 偏振滤波器特性分析 |
| 4.4.4 小结 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于掺锗芯微结构光纤的多功能传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 掺锗芯微结构光纤 |
| 5.2.1 光纤双折射特性 |
| 5.2.2 光纤制作 |
| 5.3 基于掺锗芯微结构光纤的多功能传感器 |
| 5.3.1 Sagnac传输谱特性 |
| 5.3.2 压力传感特性 |
| 5.3.3 应变传感特性 |
| 5.3.4 弯曲传感特性 |
| 5.3.5 温度传感特性 |
| 5.3.6 交叉影响研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结束语 |
| 6.1 本论文的研究成果总结 |
| 6.2 下一步拟开展的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）基于深度学习研究通过空芯光纤的成像（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 深度学习国内外研究状况 |
| 1.3 论文研究内容和各章安排 |
| 第2章 深度学习 |
| 2.1 深度学习 |
| 2.1.1 什么是深度学习 |
| 2.1.2 深度学习的基本思想 |
| 2.1.3 深度学习常用的方法 |
| 2.1.3.1 自动编码器 |
| 2.1.3.2 深度信念网络 |
| 2.1.3.3 卷积神经网络 |
| 2.2 卷积神经网络 |
| 2.2.1 卷积神经网络的架构 |
| 2.2.2 卷积运算 |
| 2.2.3 卷积层 |
| 2.2.4 激活层 |
| 2.2.5 池化层 |
| 2.2.6 全连接层 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 光纤基本理论和散斑成像 |
| 3.1 光纤的基本结构 |
| 3.2 光纤中传输的基本原理 |
| 3.2.1 光纤的几何分析 |
| 3.2.2 空芯光纤的传输理论 |
| 3.3 散射介质成像概述 |
| 3.3.1 散射介质成像发展现状 |
| 3.3.2 通过散射介质成像的方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于深度学习在空芯光纤中的散斑成像 |
| 4.1 实验步骤 |
| 4.2 数据处理 |
| 4.3 U型卷积神经网络 |
| 4.4 实验结果 |
| 4.4.1 不同孔径的空芯光纤图像恢复效果 |
| 4.4.2 不同长度的空芯光纤 |
| 4.4.3 不同空间光调制器对图像恢复的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 工作总结及结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文和研究成果 |
| 个人简历 |
（4）反谐振负曲率空芯光纤的结构设计、制备工艺及后处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 空芯光纤的优势与应用 |
| 1.3 空芯光纤的种类与发展 |
| 1.4 本论文研究内容与创新点 |
| 2 反谐振负曲率空芯光纤结构参数分析 |
| 2.1 反谐振负曲率空芯光纤的导光原理 |
| 2.2 反谐振负曲率空芯光纤性能分析方法 |
| 2.3 反谐振负曲率空芯光纤的结构参数 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 一种双负曲率反谐振空芯光纤的设计及其特性研究 |
| 3.1 双负曲率反谐振空芯光纤结构设计 |
| 3.2 双负曲率反谐振空芯光纤的特性研究 |
| 3.3 双负曲率反谐振空芯光纤制备容错性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 无节点反谐振负曲率空芯光纤的制备理论与工艺研究 |
| 4.1 反谐振负曲率空芯光纤拉制理论模型 |
| 4.2 反谐振负曲率空芯光纤拉制过程关键工艺参数研究 |
| 4.3 无节点反谐振负曲率空芯光纤预制棒及中间体的制备方法 |
| 4.4 无节点反谐振负曲率空芯光纤制备结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 反谐振负曲率空芯光纤后处理技术研究 |
| 5.1 反谐振负曲率空芯光纤后处理技术 |
| 5.2 从大芯径空芯光纤向单模光纤的耦合结构设计 |
| 5.3 从大芯径空芯光纤向单模光纤的耦合结构制备 |
| 5.4 从大芯径空芯光纤向单模光纤的耦合效率测试结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文及专利目录 |
| 附录2 反谐振负曲率空芯光纤拉制模型MATLAB源程序 |
（5）超小GRIN光纤探头与空芯光子晶体光纤的耦合模型及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究动态 |
| 1.2.1 小型化光学探头研究现状分析 |
| 1.2.2 光纤气体传感器研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第二章 超小GRIN光纤探头的设计与制作 |
| 2.1 GRIN光纤透镜 |
| 2.2 超小GRIN光纤探头的光学模型 |
| 2.3 超小GRIN光纤探头的设计软件 |
| 2.3.1 参数分析模块 |
| 2.3.2 探头设计模块 |
| 2.3.3 探头设计案例分析 |
| 2.4 超小GRIN光纤探头的制作与检测 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超小GRIN光纤探头与HC-PCF的耦合方法 |
| 3.1 耦合模型及效率解析 |
| 3.2 耦合效率测量实验系统 |
| 3.3 测试结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 耦合模型在气体传感器中的应用方法 |
| 4.1 吸收光谱气体检测技术 |
| 4.1.1 气体分子吸收理论 |
| 4.1.2 朗伯-比尔定律 |
| 4.1.3 空芯光子晶体光纤气体传感理论 |
| 4.1.4 气体传感器模型 |
| 4.2 气体传感器实验系统 |
| 4.2.1 光源 |
| 4.2.2 空芯光子晶体光纤气室 |
| 4.2.3 光谱分析仪 |
| 4.3 气体传感器方案初步验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 工作总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文 |
| 作者在攻读硕士学位期间所做的项目 |
| 致谢 |
（6）基于空芯光纤的曲率传感器及其传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤曲率传感器的研究现状 |
| 1.3 基于空芯光纤的传感器研究现状 |
| 1.4 课题的研究意义和主要内容 |
| 第2章 空芯光纤的基本理论与仿真分析 |
| 2.1 空芯光纤的结构 |
| 2.2 空芯光纤的反谐振效应 |
| 2.2.1 反谐振效应的基本理论 |
| 2.2.2 反谐振效应光谱仿真分析 |
| 2.3 空芯光纤的马赫-曾德干涉 |
| 2.3.1 马赫-曾德干涉的基本理论 |
| 2.3.2 马赫-曾德干涉光谱仿真分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于空芯光纤的曲率传感器研究 |
| 3.1 传感器的传感理论 |
| 3.2 传感器的制作方式 |
| 3.2.1 空芯光纤熔接方式 |
| 3.2.2 熔接参数对透射光谱的影响 |
| 3.3 传感器结构参数对透射光谱的影响 |
| 3.3.1 空芯光纤内径对透射光谱的影响 |
| 3.3.2 空芯光纤长度对透射光谱的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于空芯光纤的曲率传感器传感实验研究 |
| 4.1 曲率传感器传感实验系统的设计与搭建 |
| 4.2 曲率传感实验研究 |
| 4.2.1 曲率传感器的曲率传感特性 |
| 4.2.2 空芯光纤内径对传感器曲率传感特性的影响 |
| 4.2.3 空芯光纤长度对传感器曲率传感特性的影响 |
| 4.3 温度对曲率传感器的影响 |
| 4.4 扭转对曲率传感器的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）基于多芯光纤的新型光纤传感器研究及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 多芯光纤的研究背景和意义 |
| 1.3 多芯光纤传感器的研究现状和前沿 |
| 1.3.1 光纤传感器的研究背景 |
| 1.3.2 多芯光纤传感器的研究现状 |
| 1.3.3 多芯光纤传感器的研究前沿 |
| 1.4 本论文的内容安排 |
| 2 光纤传感器的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤的电磁场理论 |
| 2.3 光纤的模式理论 |
| 2.4 光纤的物理敏感性 |
| 2.4.1 光纤对轴向应变的物理敏感性 |
| 2.4.2 光纤对温度的物理敏感性 |
| 2.4.3 光纤对折射率的物理敏感性 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 熔锥结构的多芯光纤传感器研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于T-型锥的双芯光纤传感器研究及其传感应用 |
| 3.2.1 基于T-型锥的新型光纤传感器的制作 |
| 3.2.2 传感器的性能研究 |
| 3.2.3 传感器性能的改进研究 |
| 3.3 基于四芯光纤的熔锥型光纤传感器研究及其传感应用 |
| 3.3.1 光纤传感器的制作 |
| 3.3.2 传感器的性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 混合结构的多芯光纤传感器研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于双芯光纤腐蚀结构的光纤传感器研究及其传感应用 |
| 4.2.1 新型光纤传感器结构的分析和制作 |
| 4.2.2 传感器的性能研究 |
| 4.3 基于双芯光纤混合结构的光纤传感器研究及其传感应用 |
| 4.3.1 新型光纤传感器结构的制作 |
| 4.3.2 传感器的性能研究 |
| 4.4 基于七芯光纤混合结构的光纤传感器研究及其传感应用 |
| 4.4.1 新型光纤传感器结构的制作 |
| 4.4.2 传感器的性能研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 F-P腔结构的多芯光纤传感器研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于双芯光纤的F-P腔结构的光纤传感器研究及其传感应用 |
| 5.2.1 新型光纤传感器结构的制作 |
| 5.2.2 传感器的性能研究 |
| 5.3 基于七芯光纤的F-P腔结构的光纤传感器研究及其传感应用 |
| 5.3.1 新型光纤传感器结构的制作 |
| 5.3.2 传感器的性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 多芯光纤几何参数的数字图像处理方法研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 利用数字图像处理技术获取多芯光纤几何参数 |
| 6.3 数字图像处理的优化分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 论文的主要研究工作与创新点总结 |
| 7.2 下一步的研究计划与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）新型偏振保持少模光纤与太赫兹偏振保持波导的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 偏振保持少模光纤 |
| 1.2.1 少模光纤的研究现状及其在复用技术中的应用 |
| 1.2.2 偏振保持少模光纤的研究现状及其在复用技术中的应用 |
| 1.3 THz偏振保持波导 |
| 1.3.1 THz波导的常用结构及应用 |
| 1.3.2 THz偏振保持波导的研究现状及应用 |
| 1.4 本论文的内容安排与主要成果 |
| 2 非圆对称均匀光波导的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 圆对称均匀光波导 |
| 2.2.1 圆对称均匀光波导基本方程 |
| 2.2.2 圆对称少模光纤的矢量模式与标量模式 |
| 2.2.3 圆对称少模光纤的解析模型与数值模型 |
| 2.3 非圆对称均匀光波导 |
| 2.3.1 非圆对称均匀光波导与双折射 |
| 2.3.2 微扰法分析非圆对称均匀光波导 |
| 2.3.3 椭圆芯光纤 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 准椭圆分布强耦合型多芯偏振保持少模光纤 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 强耦合型MCF的模式特性 |
| 3.3 准椭圆分布强耦合型八芯光纤 |
| 3.3.1 光纤参数对模式特性的影响 |
| 3.3.2 偏振保持模式特性 |
| 3.4 准椭圆分布强耦合型十六芯光纤 |
| 3.4.1 光纤参数对模式特性的影响 |
| 3.4.2 偏振保持模式特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 孔辅助型偏振保持少模光纤 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 孔环绕型椭圆环芯光纤 |
| 4.2.1 空气孔数量对模式特性的影响 |
| 4.2.2 空气孔参数对模式特性的影响 |
| 4.2.3 偏振保持模式特性 |
| 4.2.4 传输模式的可拓展性 |
| 4.3 中心孔辅助型椭圆芯光纤 |
| 4.3.1 空气孔参数对模式特性的影响 |
| 4.3.2 纤芯参数对模式特性的影响 |
| 4.3.3 偏振保持模式特性 |
| 4.3.4 传输模式的可拓展性 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 THz偏振保持空芯波导 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于三角晶格的THz偏振保持HC-PBGW |
| 5.2.1 4单元芯THz HC-PBGW的数值模型 |
| 5.2.2 偏振保持模式特性 |
| 5.2.3 结构参数对模式特性的影响 |
| 5.3 基于正方晶格的THz偏振保持HC-PBGW |
| 5.3.1 21单元芯THz HC-PBGW的数值模型 |
| 5.3.2 偏振保持模式特性 |
| 5.3.3 芯区参数对模式特性的影响 |
| 5.4 THz偏振保持HC-ARW |
| 5.4.1 HC-ARW导光机理 |
| 5.4.2 介质管参数对THz混合型HC-ARW传输特性的影响 |
| 5.4.3 THz混合型HC-ARW的偏振保持模式特性 |
| 5.4.4 THz准椭圆芯HC-ARW的传输性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的主要研究工作 |
| 6.2 下一步拟进行的研究工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）金属/电介质型空芯光波导中的激光传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源与研究意义 |
| 1.2 空芯光波导的国内外研究现状及应用进展 |
| 1.2.1 空芯光波导的国内外研究历史与现状 |
| 1.2.2 空芯光波导在能量传输中的应用 |
| 1.2.3 空芯光波导在气敏检测中的应用 |
| 1.3 空芯光波导研究中存在的问题及分析 |
| 1.4 本文主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 金属/电介质型空芯光波导的传输理论基础 |
| 2.1 空芯光波导的分类及特点 |
| 2.1.1 金属/电介质型空芯光波导 |
| 2.1.2 光子带隙空芯光波导 |
| 2.1.3 基片集成空芯光波导 |
| 2.2 金属/电介质型空芯光波导的传输损耗的理论计算 |
| 2.2.1 M-S理论 |
| 2.2.2 Miyagi公式 |
| 2.3 射线模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 用于光传感信号建模与重构的MFW-LM算法 |
| 3.1 MFW-LM算法的提出背景 |
| 3.2 MFW-LM算法思想 |
| 3.2.1 隶属函数构建 |
| 3.2.2 MFW-LM算法流程 |
| 3.3 MFW-LM算法仿真验证 |
| 3.3.1 仿真过程 |
| 3.3.2 仿真结果及分析 |
| 3.4 MFW-LM算法应用于光传感信号建模与重构 |
| 3.4.1 光学吸收光谱分析 |
| 3.4.2 激光束线形重构 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Ag/AgI空芯光波导中的激光传输特性研究 |
| 4.1 实验系统 |
| 4.2 红外相机像素尺寸标定 |
| 4.2.1 像素标定 |
| 4.2.2 不确定度分析 |
| 4.3 薄纸片对激光的衰减 |
| 4.4 实验系统测量重复性评价 |
| 4.5 实验结果及分析 |
| 4.5.1 入射及出射空芯光波导的激光特性变化 |
| 4.5.2 空芯光波导长度的激光传输特性的影响 |
| 4.5.3 空芯光波导曲率对激光传输特性的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）面向高功率激光应用的大模场面积微结构光纤的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 微结构光纤概述 |
| 1.2 大模场面积微结构光纤 |
| 1.2.1 大模场面积微结构光纤的发展现状 |
| 1.2.2 大模场面积微结构光纤面临的挑战 |
| 1.3 空芯光子带隙光纤 |
| 1.3.1 空芯光子带隙光纤的发展现状 |
| 1.3.2 空芯光子带隙光纤在高功率激光传输中的应用 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 2 微结构光纤特性分析模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 有限元分析模型 |
| 2.2.1 基本原理 |
| 2.2.2 边界条件选取 |
| 2.3 实际微结构光纤特性分析模型 |
| 2.3.1 光纤几何结构重建模型 |
| 2.3.2 全变差-小波去噪模型 |
| 2.3.3 图像退化和复原模型 |
| 2.3.4 基于卡尔曼滤波的PSF估计和复原 |
| 2.3.5 实际微结构光纤特性分析 |
| 2.4 小结 |
| 3 矩形晶格大模场面积微结构光纤 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 矩形晶格大模场面积微结构光纤 |
| 3.2.1 弯曲等效折射率模型 |
| 3.2.2 光纤结构设计 |
| 3.2.3 参数优化 |
| 3.2.4 弯曲特性 |
| 3.3 矩形晶格大模场面积微结构光纤制作及测试 |
| 3.3.1 光纤制作 |
| 3.3.2 实际光纤特性分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 三角芯大模场面积微结构光纤 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 具有泄漏通道的三角芯大模场面积微结构光纤 |
| 4.2.1 光纤结构设计 |
| 4.2.2 弯曲特性 |
| 4.2.3 容差分析 |
| 4.3 改进型三角芯大模场面积微结构光纤 |
| 4.3.1 光纤结构设计 |
| 4.3.2 参数优化 |
| 4.3.3 弯曲特性 |
| 4.3.4 容差分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 具有MULTI-TRENCH芯的大模场面积光纤 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 MULTI-TRENCH光纤基本结构及特性 |
| 5.2.1 Multi-trench光纤基本结构 |
| 5.2.2 Multi-trench光纤弯曲特性 |
| 5.3 具有MULTI-TRENCH芯的大模场面积光纤 |
| 5.3.1 光纤结构设计 |
| 5.3.2 Multi-trench芯对弯曲特性的影响 |
| 5.3.3 包层参数对弯曲特性的影响 |
| 5.3.4 容差分析 |
| 5.4 改进型MULTI-TRENCH芯大模场面积光纤 |
| 5.4.1 光纤结构设计 |
| 5.4.2 参数优化 |
| 5.4.3 弯曲方向 |
| 5.5 小结 |
| 6 大芯径空芯光子带隙光纤特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 空芯光子带隙光纤基本结构与特性 |
| 6.2.1 空芯光子带隙光纤基本结构 |
| 6.2.2 空芯光子带隙光纤基本特性 |
| 6.2.3 19 cell空芯光子带隙光纤特性 |
| 6.3 空芯光子带隙光纤的色散测量 |
| 6.3.1 干涉法色散测量原理 |
| 6.3.2 相位提取算法 |
| 6.3.3 宽带色散测量 |
| 6.3.4 色散测量系统 |
| 6.3.5 基模色散测量 |
| 6.3.6 高阶模色散测量 |
| 6.4 小结 |
| 7 结束语 |
| 7.1 本论文的研究成果 |
| 7.2 下一步拟开展的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
四、利用图像处理技术进行空芯光纤几何参数的测量（论文参考文献）
- [1]干涉型微结构光纤传感器的理论与应用研究[D]. 徐圣瑶. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]基于材料修饰的新型微结构光纤器件研究[D]. 张婉. 北京交通大学, 2020
- [3]基于深度学习研究通过空芯光纤的成像[D]. 张凯伦. 华侨大学, 2020(01)
- [4]反谐振负曲率空芯光纤的结构设计、制备工艺及后处理技术研究[D]. 陈翔. 华中科技大学, 2020
- [5]超小GRIN光纤探头与空芯光子晶体光纤的耦合模型及应用[D]. 张越. 上海大学, 2020(02)
- [6]基于空芯光纤的曲率传感器及其传感特性研究[D]. 闪晨曦. 天津大学, 2019(01)
- [7]基于多芯光纤的新型光纤传感器研究及应用[D]. 张传彪. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]新型偏振保持少模光纤与太赫兹偏振保持波导的研究[D]. 肖涵. 北京交通大学, 2019(11)
- [9]金属/电介质型空芯光波导中的激光传输特性研究[D]. 孟硕. 天津大学, 2018(06)
- [10]面向高功率激光应用的大模场面积微结构光纤的研究[D]. 王鑫. 北京交通大学, 2016(10)