空气芯光子带隙光纤光栅

Air-core photonic bandgap fibers (PBFs) have novel optical features and potential sensing and communication applications due to unique microstructure and badgaps, but it is very difficult, even impossible, to directly modulate refractive index in the air-core PBFs because of air core in the fibers. This proposal aims to investigate in-fiber gratings (fiber Bragg gratings and long period fiber gratings) written in air-core photonic bandgap fibers (PBFs) and their applications. Our studys including: (1) We will try to write gratings in the air-core PBFs by use of a CO2 laser or a femtosecond laser to induce periodic moduclation of refractive index in the fibers. (2) We will design and draw an air-core PBF with high photosensitivity in order to writ gratings in such a PBF by use of a UV laser. (3) We will study mode coulping theory of the grating written in air-core PBFs and their optical features. (4) We will fill sectivtly thermo- or electro-optic fluid into air holes (core) of the PBF to achive desired transmission capbility of the gratings. 5) We will investigate potential sensing and communication applications of the gratings.

空气芯光子带隙光纤(PBF)几乎95%的能量在空气芯中传输，因此基于空气芯PBF的光纤光栅具有新颖光学特性和广泛应用前景。但是常规方法不可能在空气芯PBF中写入光栅，因为直接在PBF的空气芯中引入折射率调制非常困难甚至是不可能的。申请人2008年首次报道了基于空气芯PBF的长周期光纤光栅，但是另一种具有更加广泛应用前景的光栅- - 光纤布拉格光栅还未能在空气芯PBF中成功写入，国内外还没有与此有关的报道。本项目拟研究空气芯光子带隙光纤光栅的制作、特性及应用，重点研究光子带隙光纤布拉格光栅的制作技术。(1)利用CO2激光或飞秒激光使PBF空气孔沿轴向发生周期性微扰或变形的方法在PBF中写入光栅。(2)设计和拉制具有光敏性的掺锗空气芯PBF，从而用UV激光写入光纤光栅。(3)研究该新型光栅的耦合机理和光学特性。(4)选择性填充空气孔(芯)优化该新型光栅的特性。(5)探索该新型光栅的传感和通信应用。

空气芯光子带隙光纤(PBF)几乎95%的能量在空气芯中传输，因此基于空气芯PBF的光纤光栅具有新颖光学特性和广泛应用前景。但是常规方法不可能在空气芯PBF中写入光栅，因为直接在PBF的空气芯中引入折射率调制非常困难甚至是不可能的。申请人2008年首次报道了基于空气芯PBF的长周期光纤光栅，但是另一种具有更加广泛应用前景的光栅——光纤布拉格光栅还未能在空气芯PBF中成功写入，国内外还没有与此有关的报道。本项目研究了空气芯光子带隙光纤光栅的制作、特性及应用，重点研究光子带隙光纤布拉格光栅的制作技术。具体研究工作包括：(1)利用CO2激光或飞秒激光使PBF空气孔沿轴向发生周期性微扰或变形的方法在PBF中写入光栅。(2)设计和拉制具有光敏性的掺锗空气芯PBF，从而用UV激光写入光纤光栅。(3)研究该新型光栅的耦合机理和光学特性。(4)选择性填充空气孔(芯)优化该新型光栅的特性。(5)探索该新型光栅的传感和通信应用。. 本项目已发表期刊论文46篇(一区5篇，二区25篇)，学术会议论文15篇；授权发明专利5项，实用新型专利15项；培养博士生3人，硕士生5人，博士后4人；邀请了来自韩国、英国的共两位专家来华访问，项目组成员参加国际学术会议25人次，课题组成员何俊、尹国路、白志勇、刘申分别在澳大利亚新南威尔士大学、英国阿斯顿大学留学访问。