Лазерное формирование микролинз на базе оптических волокон

• Автор: Петров, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Аналитический обзор существующих методов изготовления

микрооптических элементов на торцах волокон

1.1. Вводные положения.

1.2. Изготовление микролинз методом шлифовкиполировки.

1.3. Изготовление микролинз методом фотолитографии.

1.4. Метод химического травления.

1.5. Метод обработки ионным пучком.

1.6. Выводы и постановка задачи

Глава 2. Лазерная технология изготовления МОЭ на торцах ОВ

2.1. Установка для изготовления МОЭ на торцах ОВ с диаметром
0 мкм.
2.2. Технология изготовления микролинз на волокнах 0 0 мкм
2.3. Экспериментальная лазерная установка для изготовления микролинз на торце оптического волокна с внешним диаметром
2.4. Технология изготовления микролинз на торце оптического
волокна с внешним диаметром 5 мкм.
2.5. Методы контроля параметров микролинз в процессе
изготовления
2.6. Основные результаты и выводы
Глава 3. Методы измерения и расчета параметров получаемых
микролинз
3.1. Определения апертуры пучка с выхода микролинзы
3.2. Измерение заднего фокального отрезка 5 с помощью
микроскопа
3.3. Исследование формы преломляющей поверхности линзы.
3.4. Методы расчета параметров торцевых микролинз.
3.5. Анализ задачи оптических межсоединений.
3.6. Основные результаты и выводы.
Глава 4. Применение волоконных микролинз.
4.1. Согласование оптических волокон с оптическими волноводами
4.2. Согласование оптических волокон с полупроводниковым
лазерным диодом
4.3. Основные результаты и выводы.
Глава 5. Юстировка пространственного положения микролинз.
5.1. Актуальность и общие принципы лазерной юстировки.
5.2. Исследование механизма поверхностной усадки и его
применение для реализации пространственных перемещений.
5.3. Привод актуатор для точного позиционирования.
5.4. Теоретический расчет на основе приближенной модели.
5.5. Основные результаты и выводы
Заключение
Библиографический список используемой литературы
Введение
Актуальность


В связи с тем, что современная медицина все чаще отказывается от проведения операций лапаротомическим методом (с обширными разрезами) в пользу менее травматичного лапароскопического метода (с использованием локальных проколов и эндоскопического инструмента), это направление является особенно актуальным. В этом случае необходимо изготовление самого разнообразного оптического микроинструмента, способного облучать различные области и имеющего различные диаграммы направленности - от узко-направленного или фокусирующего под определенным углом, до равномерно излучающего во всех направлениях (элементы 1 - 4 на рис. Недавно появившееся направление - ближнепольная оптическая микроскопия - в настоящее время значительно расширила границы использования оптических микроскопов и позволила изучать объекты с размерами менее длины волны света. Зонд ближнепольного оптического микроскопа, как правило, тоже представляет собой оптический элемент -острие, изготовленное на конце оптического волокна [ - ] (элемент 6 на рис. За последние годы предложено большое количество технологий изготовления миниатюрных оптических элементов на торцах оптических волокон. Основные из них - это механическая шлифовка/полировка, химическое травление, изготовление микролинз методом плавления в электрическом дуговом разряде, при резистивном нагреве или в пламени газовой горелки, ионная полировка. В настоящее время ни один из известных методов не получил широкого распространения. Это является следствием нерешенности вышеозначенных проблем. В связи с активным развитием и совершенствованием лазерных технологий -[] представляется целесообразным использование лазерного излучения для получения микрооптических элементов. До сих пор лазерное излучение использовалось как источник нагрева при многоступенчатом процессе, включающем в себя химическое травление волокна []. В других работах предложено лазерным пучком непосредственно удалять материал за счет лазерной абляции и придания необходимой формы торцу волокна [ -]. Представляется возможным создать более совершенные лазерные технологии, свободные от очевидной сложности вышеуказанных процессов. Использование лазерного излучения для изготовления микрооптических элементов имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами, основанными на нагреве оптических волокон, и методами, использующими другие принципы формирования (механическая обработка, раздельное формирование микролинзы, химическое травление и т. Несмотря на потенциальные преимущества лазерной технологии, в существующих вариантах её применения они реализованы далеко не полностью. Не достаточно ясны вопросы управляемости и воспроизводимости процесса. Вес это приводит к тому, что до сих нор фактически лишь продемонстрирована возможность применения лазерных технологий для изготовления МОЭ. Для создания реальной лазерной техники необходимо решить все вопросы точности, производительности, управляемости и воспроизводимости метода. Создать соответствующее оборудование, разработать методы контроля и т. Кроме того, оптические свойства торцевых микролинз изучены слабо, требуется создать их оптические модели, методы измерения их свойств, и научится использовать их для решения практических задач согласования элементов оптических цепей и других целей. Целью работы является разработка и исследование технологии и оборудования для изготовления микрооптических элементов на торцах волокон методом лазерного нагрева, изучение их оптических свойств и их применение для оптимизации оптических контактов. Впервые предложен и продемонстрирован принцип оптической обратной связи при изготовлении оптических деталей. Разработана лазерная технология и экспериментальная установка для изготовления микрооптических элементов на торцах волокон различно типа с оптической обратной связью. Предложен метод анализа эффективности оптических межсоединений на основе инварианта Лагранжа-Гельмгольца. Проведены экспериментальные исследования эффективности согласования оптических волокон с канальными волноводами при использовании согласующих микрооптических элементов.