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现代科技发展的一个重要标志就是器件微型化，因此研究光在波长和亚波长尺度的微纳光子器件内传播特性是非常必要地，是实现光子器件微型化的理论基础。微纳光波导作为制作微纳光子器件的基本结构单元，是研究一切由波导构建的微纳光子器件的基础，是目前介观尺度光学领域研究的热点之一。微纳光纤是一种特殊的微纳光波导，它制作简单，光学性能优良，是研究介观光学的良好载体。
相对于大尺寸波导，光在微纳光纤中的传播，最大的特点就是有很强的倏逝场，能量有很高比例在光纤外面沿光纤传播。本文首先以氧化硅微纳光纤模场的解析解为例，在线偏振光入射的前提下，研究了光在微纳光纤中传播的特性，包括光纤内外电场和能量的分布以及氧化硅微纳光纤的色散特性。基于微纳光纤的强倏逝场特性，我们又研究了如何制备微纳光纤偏振器。基于光纤拉锥的光传播性质，我们又研究了光强型微纳光纤传感器的构建。
通过制备氧化硅微纳光纤和玻璃微纳光纤，本文的工作重点在于研究基于倏逝场的微纳光纤器件以及应用。各章内容如下：
第一章综述微纳光纤发展的背景、研究现状，以及微纳光纤器件的发展现状，最后总结给出了本文的主要内容。
第二章首先给出微纳光纤的制备方案，包括两步拉伸法和直接拉锥法；再分别给出了用上述方法得到的微纳光纤的机械和光学特性等。研究结果显示，使用上述方式得到的微纳光纤有足够好的机械特性和较低的光损耗。然后用光的波动理论解释了光波在微纳光纤传播的规律。相对于普通的光纤，微纳光纤对光有很强的约束性，有比较强大的倏逝场。微纳光纤对光的高约束性对低功率实现非线性效应和微纳光纤器件集成提供了可行性。而高倏逝场的存在是实现光的耦合和构建各种微纳光纤器件以及实现微纳光纤传感的基础。
第三章我们利用对微纳光纤倏逝场的调制实现微纳光纤起偏器的研制。微纳光纤在空气包层中有较高比例的倏逝场，因此不必破坏光纤的形状，通过对微纳光纤周围环境的改变影响光在微纳光纤中的传播。改变周围介质的折射率，调控在微纳光纤沿两个正交方向振动的光，使两个正交方向振动的光的损耗增大或者减小。研究表明，选取适合的材料制作微纳光纤，并利用双折射晶体作为衬底是可以实现微纳光纤偏振器的研制。研究对实现微纳光子器件集成化有积极的意义。
第四章我们基于微纳光纤给出了一种光强型微纳光纤传感器的制作。自从低损耗的光纤问世以来，光纤传感技术的研究开发和应用取得了巨大的发展，并成为新一代传感器的研究方向之一。光纤传感技术与纤维光学、非线性光学、光电子学、导波光学、光谱学乃至电子学、机械工程系等多种学科密切相关，是遍及现代光学学科领域的一门综合性的高新技术，具有高灵敏度、快速测量、大信息容量、适应性强，适宜集成的特点。本章研究了氧化硅微纳光纤在外力作用下的损耗变化，微纳光纤的损耗对外力的影响在一定范围内成正比关系，并且具有较高的灵敏度。外力包括拉力和压力两种形式，在输入强度相同的前提下，输出功率随拉力和压力增加按近似正比关系减弱，光纤越细越敏感。
第五章对本文的工作进行了总结，并对下一步关于微纳光纤、微纳光纤器件构建及应用做了展望。