基于白光干涉法的微纳光纤消逝场耦合光力研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：基于白光干涉法的微纳光纤消逝场耦合光力研究Researchofopticalforcethroughevanescentfieldcouplingofmicro/nanofiberbasedonwhitelightinterferometry作者姓名：邱伟洽指导教师姓名及学位、职称：余健辉副教授学科、专业名称：光学工程学位类型：学术学位论文提交日期：2016年6月论文答辩日期：2016年6月答辩委员会主席：吴立军教授论文评阅人：学位授予单位和日期：2016年6月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师

2、指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等

3、复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：暨南大学硕士学位论文摘要微纳光纤作为一种新型的光学器件，具有尺寸小、重量轻，强消逝场强和弹性好等特点，已经被广泛运用于多种光学系统中。近几年的研究发现，除了作为光学系统的组成部分之外，微纳光纤还可以用于一些基本物理问题的研究中，例如解决光动量理论中的Abraham-Minkowski矛盾和确定光力的形式等。因为微纳光纤的纳米位移测量是测量微弱力（如光力）的基础。由于

4、微纳光纤在光力作用下产生的位移现今没有得到精确测量，这阻碍了使用微纳光纤进行基本物理问题研究的进一步深入，因此精确测量微纳光纤在光力等为微弱力作用下的位移对于推动基本物理问题的研究具有重要的意义。本文首先研究了一种以白光干涉法为基础的测量微纳光纤纳米位移的方法。实验中，在白光光源的照射下，观察到当微纳光纤与玻璃衬底之间的间距小于白光光源的相干长度的时候，微纳光纤上出现了周期性的彩色干涉条纹。微纳光纤的位移会引起彩色干涉条纹的移动，两者具有线性关系。在对其线性关系定标之后，能通过测量彩色条纹的移动测量出微纳光纤的纳米位移。并使用该方法测量微纳光纤

5、在泵浦光驱动下产生的位移。在三个倾斜角实验的结果表明，本方法具有很好的线性度、灵敏度和精度，实验中能达到很高的光机械效率。其后对实验中的光驱动的机制进行研究，主要研究了光力效应与热效应对实验结果的影响。通过FDTD仿真出不同间距下光力的分布情况，再通过实验结果估算出不同间距下光纤上外力的分布情况，通过对比，证明光驱动效应存在着光力效应。再通过测量微纳光纤热形变系数与分析微纳光纤泵浦光下的温度升高估算微纳光纤热效应的影响，结果表明热效应在光驱动效应中起到次要作用。通过对光驱动机制的研究，本研究能对光力领域与光动量领域的物理基础问题的深入研究提供前

6、提与铺垫。该研究工作创新之处在于：1.在实验上观察到微纳光纤消逝场与玻璃衬底相互耦合能产生光驱动效应。2.提出了一种测量微纳光纤在光力的驱动下产生的纳米位移的方法，并研究了方法的灵敏度，精度，分辨率，稳定度，重复性等性能。3.提出一种估算微纳光纤消逝场耦合光力的方法。4.通过实验与仿真证明了光力效应的存在。关键词：微纳光纤，光力，白光干涉，位移测量I暨南大学硕士学位论文AbstractMicro-/nano-fiber(MNF)hassomespecialadvantagessuchasstrongevanescentfield,smallwe

7、ightandexcellentflexibility.Withtheseadvantages,MNFhasbeenusedasbasicopticalcomponentsinbuildingopticaldevices.IthasbeenfoundthatMNFcanbeusedininvestigatingphysicalfundamentalproblems,suchasAbraham-Minkowskidilemma,andintheapplicationofopticalforce.However,inthoseresearches,

8、thelight-drivendisplacementofnanofiberwasphenomenallyobservedbymicroscopyan