一种稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置

1.本实用新型涉及光通信系统技术领域，具体而言，尤其涉及一种稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置。


背景技术：

2.目前二维平面光波导的研究大多为光子晶体方面的研究，由光子晶体所制成的光子晶体波导分束器，不仅价格昂贵，且制作工艺复杂，还没有得到广泛的应用，仅停留在理论研究阶段。并且目前对二维平面光波导的应用研究大多都为固体，很少有使用液体材料作为光波导进行研究的项目。
3.传统的观测光分支流的实验装置大致可分为两类：一种为自然状态下观察肥皂泡上的光分支流，另一种为将光导入平面膜中观测。肥皂泡为曲面膜，激光射到肥皂泡上后传播距离非常短，且应用条件十分受限，较难观测到光的分支流现象。


技术实现要素：

4.根据上述提出的技术问题，提供一种稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置。本实用新型采用固定光路并利用表面张力使液膜自动进入光路系统的方式，解决了传统观测装置中干扰杂光过多，实验现象不稳定等缺点。
5.本实用新型采用的技术手段如下：
6.一种稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置，包括：支架、双漏斗壳体、水槽、凸透镜以及激光发射器；其中，双漏斗壳体和水槽设置在支架上，凸透镜和激光发射器依次设置在支架的前端，双漏斗壳体的腰部两侧设置有通孔，激光发射器发射的激光透过凸透镜穿过双漏斗壳体腰部两侧的通孔，使用时，将隔板抬高，使双漏斗壳体的一侧接触水槽中的肥皂液，在直径较大的位置生成肥皂膜，在表面张力的作用下，肥皂膜会自然的向双漏斗壳体直径较小的腰间移动，最终稳定承接在光路平面上。
7.进一步地，所述双漏斗壳体由两个圆台状壳体加工对接组成，两个圆台状壳体的小直径端面加工对接为一体，两个圆台状壳体的大直径端面加工为平面。
8.进一步地，所述双漏斗壳体的一个圆台状壳体的大直径端面加工为平面，另一个圆台状壳体的大直径端面加工为倾斜面，且倾斜面的一端正对水槽设置。
9.进一步地，所述支架包括四个支柱、中空隔板、隔板，滑动部件、固定部件；其中，四个支柱的底端通过螺栓固定在实验台上，隔板通过滑动部件套设在四个支柱上，可在支柱上上下滑动，中空隔板通过固定部件固定在四个支柱上，且设置在隔板的上端，并与隔板之间保持一定的距离。
10.进一步地，所述水槽设置在隔板上，水槽内装有肥皂水，水槽可随着隔板上下移动。
11.进一步地，所述双漏斗壳体固定架设在中空隔板上，且所述双漏斗壳体腰部两侧的通孔正对激光发射器。
12.进一步地，所述凸透镜和所述激光发射器分别连接在可调节高度的两个支座上，两个支座间隔一定的距离固定在实验台上。
13.较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
14.1、本实用新型提供的稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置，采用两个相对的倾角相同的圆台形状外壳相互对接加工成双漏斗壳体，在双漏斗壳体腰部设计通孔，便于激光射入射出，消除杂光对实验现象所带来的干扰，利用液体的表面张力，两个倾角相同的圆台对肥皂膜的牵拉程度相同，便可以将肥皂膜稳定、平整的呈现在双漏斗壳体中，且圆台形状便于生成肥皂膜，将双漏斗壳体一侧接触肥皂液，在直径较大的位置生成肥皂膜，在表面张力的作用下，肥皂膜会自然的向装置直径较小的腰间移动，最终稳定承接在光路平面上，且相比于直接生成相同直径的肥皂膜，本实用新型装置生成的肥皂膜要更厚，增加了其存在的稳定性。
15.2、本实用新型提供的稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置，将双漏斗壳体固定在光路之中，将双漏斗壳体的一侧漏斗设计成倾斜，使肥皂水接触倾斜漏斗，能够很方便地拉出肥皂膜，将生成膜过程与观察实验现象光路分离开，互不干扰，提高了观测效率，使实验具有可重复性。
16.3、本实用新型提供的稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置，其在双漏斗壳体的腰部两侧开设通孔，保证了激光很好的射入射出，将干扰光完全排出，只留下分支流，显著提高了分辨率，便于观察。
17.基于上述理由本实用新型可在光通信系统等领域广泛推广。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置整体结构示意图。
20.图2为本实用新型实施例提供的双漏斗壳体的大直径端面均为平面的结构示意图。
21.图3为本实用新型实施例提供的双漏斗壳体大直径端面加工为倾斜面的结构示意图。
22.图中：1、支架；1.1、支柱；1.2、中空隔板；1.3、隔板；1.4、滑动部件；1.5、固定部件；2、双漏斗壳体；2.1、圆台状壳体；2.2、通孔；3、水槽；4、凸透镜；5、激光发射器。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例
性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
28.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
29.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
30.将一束激光以小角度照射到肥皂膜表面时，在特定的条件下，光会在肥皂膜中产生树状的分支流，其本质为电磁波在平面波导中的传播模式。基于该原理，本实用新型设计了一种能够显著增强光的分支流，并提高其稳定性的实验装置，具体如下：
31.如图1所示，本实用新型提供了一种稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置，包括：支架1、双漏斗壳体2、水槽3、凸透镜4以及激光发射器5；其中，双漏斗壳体2和水槽3设置在支架1上，凸透镜4和激光发射器5依次设置在支架1的前端，双漏斗壳体2的腰部两侧设置有通孔2.2，激光发射器5发射的激光透过凸透镜4穿过双漏斗壳体2腰部两侧的通孔2.2，使
用时，将隔板1.3抬高，使双漏斗壳体2的一侧接触水槽3中的肥皂液，在直径较大的位置生成肥皂膜，在表面张力的作用下，肥皂膜会自然的向双漏斗壳体2直径较小的腰间移动，最终稳定承接在光路平面上。本实施例中，当入射光为光纤裸纤入射时，能够更好地提升分辨率，消除杂光干扰。
32.具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，所述双漏斗壳体2由两个圆台状壳体2.1加工对接组成，两个圆台状壳体2.1的小直径端面加工对接为一体，两个圆台状壳体2.1的大直径端面加工为平面。利用液体的表面张力，两个倾角相同的圆台对肥皂膜的牵拉程度相同，便可以将肥皂膜稳定、平整的呈现在装置中，且圆台形状便于生成肥皂膜，将装置一侧接触肥皂液，在直径较大的位置生成肥皂膜，在表面张力的作用下，肥皂膜会自然的向装置直径较小的腰间移动，最终稳定承接在光路平面上，且相比于直接生成相同直径的肥皂膜，该专利生成的肥皂膜要更厚，增加了其存在的稳定性。
33.具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，所述双漏斗壳体2的一个圆台状壳体2.1的大直径端面加工为平面，另一个圆台状壳体2.1的大直径端面加工为倾斜面，且倾斜面的一端正对水槽3设置。将一个大直径端面加工为倾斜面，使肥皂水接触倾斜漏斗，便可以很方便地拉出肥皂膜，将生成膜过程与观察实验现象光路分离开，互不干扰，提高了观测效率，使实验具有可重复性。
34.具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，继续参见图1，所述支架1包括四个支柱1.1、中空隔板1.2、隔板1.3，滑动部件1.4、固定部件1.5；其中，四个支柱1.1的底端通过螺栓固定在实验台上，隔板1.3通过滑动部件1.4套设在四个支柱1.1上，可在支柱1.1上上下滑动，中空隔板1.2通过固定部件1.5固定在四个支柱1.1上，且设置在隔板1.3的上端，并与隔板1.3之间保持一定的距离。
35.具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，继续参见图1，所述水槽3设置在隔板1.3上，水槽3内装有肥皂水，水槽3可随着隔板上下移动。实验时，向上移动隔板使肥皂水接触双漏斗壳体2，拉出肥皂膜。
36.具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，继续参见图1，所述双漏斗壳体2固定架设在中空隔板1.2上，且所述双漏斗壳体2腰部两侧的通孔2.2正对激光发射器5。
37.具体实施时，作为本实用新型优选的实施方式，继续参见图1，所述凸透镜4和所述激光发射器5分别连接在可调节高度的两个支座上，两个支座间隔一定的距离固定在实验台上。
38.综上所述，本实用新型提供的稳定产生二维液膜光波导现象的实验装置，解决了生成光的分支流时分辨率低、现象不稳定、实验可重复性差的问题。且将天然的肥皂膜作为平面光波导来引导光向不同方向传播，有望在二维光子晶体波导领域取得重要应用。
39.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。