大芯徑天文光纖環(huán)形斑產(chǎn)生的機(jī)制分析.pdf

1、光纖具有信息容量大、抗電磁輻射干擾能力強(qiáng)、良好的韌性、機(jī)械強(qiáng)度大、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此越來(lái)越受到人們的重視，廣泛地應(yīng)用于通信及天文觀測(cè)領(lǐng)域。我國(guó)的大天區(qū)多目標(biāo)光纖光譜望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)在焦面板上就采用了4000根芯徑為320微米的大芯徑光纖作為星光傳輸介質(zhì)，本文主要是基于LAMOST望遠(yuǎn)鏡中大芯徑光纖出射環(huán)形斑產(chǎn)生機(jī)制以及光纖激光散斑控制方法等問(wèn)題展開(kāi)研究。
　　首先，通過(guò)光纖的光線傳輸理論，分析了光纖彎曲以及端面傾斜對(duì)光纖中

2、的光線傳輸方式產(chǎn)生的影響，并對(duì)數(shù)值孔徑與光纖焦比之間的關(guān)系進(jìn)行推導(dǎo)，方便了解大芯徑光纖中光線傳輸條件。另外，介紹了激光散斑的成因以及通過(guò)不同頻率的抖動(dòng)光纖來(lái)抑制散斑的方法，結(jié)果表明，當(dāng)我們的擾模器的頻率為65Hz，CCD曝光時(shí)間為100ms是抑制散斑最優(yōu)的擾模參數(shù)。其次，對(duì)三種可能產(chǎn)生環(huán)形斑的因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，分別為偏心入射、偏軸角入射和光纖彎曲。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，幾種因素均能產(chǎn)生環(huán)形斑。當(dāng)入射光偏離大芯徑光纖軸心126μm時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)明顯

3、的環(huán)形斑。當(dāng)偏軸角為8°的時(shí)候，出射場(chǎng)為中心暗周圍亮的環(huán)形斑。光纖宏彎曲對(duì)出射光沒(méi)有影響，但當(dāng)光纖的彎曲的半徑很小時(shí)，可能出現(xiàn)環(huán)形斑。同時(shí)，采用相同面積下，我們提出采用內(nèi)外環(huán)強(qiáng)度比作為衡量環(huán)形斑的特征指標(biāo)函數(shù)來(lái)對(duì)環(huán)形斑進(jìn)行評(píng)價(jià)。最后，我們結(jié)合LAMOST系統(tǒng)實(shí)際情況，對(duì)比三種因素得到：偏心入射可能是引起環(huán)形斑最重要的因素。另外，我們采用宏彎曲以及應(yīng)力的方式對(duì)已出射環(huán)形斑的光纖進(jìn)行模式擾動(dòng)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力以及拉力都會(huì)改變光纖中的固有傳輸模式，使