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第1章 光纤器件制备导论1

1.1 光纤器件的分类2

1.2 光纤器件的制作方法4

1.3 光纤器件的熔融拉锥流变制备方法6

参考文献10

第2章 光纤器件熔融拉锥工艺实验14

2.1 耦合机理及结构参数的影响14

2.1.1 耦合机理14

2.1.2 结构参数对性能的影响17

2.2 光纤器件的制备与性能测试19

2.2.1 实验设备19

2.2.2 制作流程20

2.2.3 性能指标及测试方法20

2.3 工艺参数与器件性能的相关规律23

2.3.1 拉伸速度对性能的影响23

2.3.2 预设分光比对性能的影响25

2.3.3 相同工艺参数条件下的性能27

2.4 工艺参数的测试29

2.5 典型流变缺陷31

2.6 小结34

参考文献35

第3章 光纤器件微观结构测试与分析36

3.1 测试方法——红外光谱36

3.1.1 红外光谱基本原理36

3.1.2 分子的振动模式38

3.1.3 Si—O—Si振动模式40

3.2 红外频率与微观结构的关系41

3.2.1 红外频率与键角的关系41

3.2.2 键长与键角的关系44

3.2.3 键角与分子体积的关系46

3.3 微观结构测试与分析48

3.3.1 测试结果48

3.3.2 结果分析51

3.4 小结53

参考文献53

第4章 光纤器件熔融拉锥过程的有限元分析与建模55

4.1 广义麦克斯韦模型建立的算法研究55

4.1.1 松弛模量的表达方式55

4.1.2 拟合算法的提出56

4.1.3 广义麦克斯韦模型参数的确定59

4.2 等温条件下的本构方程62

4.2.1 广义麦克斯韦黏弹模型62

4.2.2 三维黏弹本构方程66

4.2.3 积分型本构方程的增量形式68

4.3 温度对松弛的影响及时温等效方程69

4.3.1 时温等效原理69

4.3.2 Tool-Narayanaswamy转变方程71

4.4 小结74

参考文献75

第5章 光纤器件熔融拉锥过程仿真77

5.1 有限元数值法77

5.1.1 有限元法求解基本思路77

5.1.2 力的平衡方程78

5.1.3 几何变形方程79

5.1.4 本构方程79

5.2 几何模型的建立80

5.3 光纤耦合器预加热分析81

5.3.1 传热基本方程81

5.3.2 单元选取与划分81

5.3.3 火焰温度场分析82

5.3.4 热分析的边界条件83

5.3.5 热分析结果84

5.4 光纤耦合器拉锥过程分析86

5.5 熔融拉锥过程仿真结果与分析89

5.5.1 光纤耦合器应力应变分析结果89

5.5.2 光纤耦合器流变形状分析结果90

5.5.3 工艺参数对光纤耦合器应力分布的影响91

5.6 小结94

参考文献95

第6章 一种基于新型加热系统的熔融拉锥机96

6.1 一种新型电阻加热系统的设计、制造与分析96

6.1.1 加热方式与加热材料96

6.1.2 电阻加热器的结构设计99

6.1.3 电阻加热器的温度场分析101

6.1.4 电阻加热器的供电系统109

6.1.5 电阻加热系统的实验研究111

6.2 一种电阻加热熔融拉锥机116

6.2.1 熔融拉锥机总体设计116

6.2.2 加热器工装的校核122

6.2.3 熔融拉锥机性能实验124

6.3 小结127

参考文献128

第7章 光纤器件端面研磨导论130

7.1 光纤连接器的研究现状131

7.1.1 光纤连接器插针体端面形状132

7.1.2 提高光纤连接器回波损耗的途径134

7.1.3 光纤连接器端面研磨与抛光135

7.2 与光纤连接器端面研磨抛光加工相关的几个问题136

7.2.1 硬脆材料塑性域超精密加工理论的研究136

7.2.2 光学玻璃超精密研磨抛光加工变质层的研究138

7.2.3 SiO2玻璃压缩特性的研究139

参考文献139

第8章 影响光纤连接器光学性能的关键因素及端面研磨抛光工艺试验研究142

8.1 影响光纤连接器光学性能的关键因素研究142

8.1.1 光纤连接器的性能指标142

8.1.2 光纤端面间隙对连接器光学性能的影响143

8.1.3 光纤端面粗糙度对光反射和透射的影响146

8.1.4 插针体端面形状参数及其对连接器光纤物理接触的影响148

8.1.5 光纤端面变质层与连接器光学性能的关系154

8.2 光纤连接器端面研磨抛光试验157

8.2.1 试验设备及基本步骤158

8.2.2 研抛机运动参数及研磨压力的确定160

8.2.3 光纤连接器端面研磨试验162

8.2.4 光纤连接器端面抛光试验167

8.3 小结171

参考文献171

第9章 连接器端面研磨加工时光纤材料的去除173

9.1 光纤压痕试验研究174

9.1.1 光纤的宏观特性和细观特性174

9.1.2 光纤压痕试验175

9.1.3 压痕形成过程178

9.2 研磨过程中光纤材料去除的脆－塑转变研究180

9.2.1 光纤材料去除的脆－塑转变临界切削深度180

9.2.2 金刚石磨粒对光纤的最大切削深度计算182

9.2.3 连接器端面研磨加工时光纤材料去除模式的试验185

9.2.4 讨论187

9.3 光纤端面研抛变质层的红外光谱测试188

9.3.1 光纤红外光谱特征峰波数与其微观结构的关系188

9.3.2 光纤端面研抛变质层红外光谱测试190

9.4 小结194

参考文献195

第10章 光纤端面研磨变质层形成的有限元仿真197

10.1 光纤材料的弹塑性本构模型197

10.1.1 光纤材料的弹性本构关系198

10.1.2 光纤材料在研磨加工时的屈服准则199

10.1.3 光纤材料的塑性体积应变200

10.2 光纤材料本构模型在通用有限元系统ABAQUS中的实现202

10.2.1 光纤材料弹塑性本构模型的矩阵形式203

10.2.2 光纤材料的弹塑性增量计算205

10.2.3 光纤材料本构模型子程序UMAT的实现209

10.3 光纤材料弹塑性本构模型参数的获取210

10.3.1 光纤在维氏压头作用下的“载荷－压深”关系测量210

10.3.2 光纤维氏压痕过程的有限元仿真211

10.4 光纤研磨过程的三维有限元仿真215

10.4.1 光纤研磨过程的三维有限元仿真计算模型215

10.4.2 光纤研磨过程的三维有限元仿真计算结果217

10.5 小结223

参考文献223