基于微结构光纤的新型功能器件及传感应用研究

Integrated fiber optics is an emerging technology that aims to synergize functional devices or sensors on fiber. However, it is difficult to fabricate during the fiber drawing process because of the substantial difference in materials' properties, which renders the development of fiber optic integration technology. This project proposes the post-processing technique on microstructured fiber(MOF) including functional materials infiltration into MOF, the grating fabrication etc. This technique is to tune the transmission, birefrigence, dispersion of fiber. And it leads to develop a variety of optoelectronic devices and sensors. The research topics cover mainly: (1) theoretical analysis and numerical computation of MOF; (2) development of a nanosecond fiber optic switch by using metal filled microstured fiber grating; (3) demonstration of fiber based optifluidic system with MOF and self-assembly coating. Our pilot studies have shown the low loss coupling between MOF and standard fiber, which lay a solid foundation for this project.

纤维光学集成技术是新兴的一个研究领域，致力于在光纤上集成各种光学功能器件以及传感器。然而由于功能光学材料的加工特性与二氧化硅相差甚远，较难直接在光纤拉制过程直接一次实现，严重制约了纤维光学集成技术的发展潜力。本项目提出了基于微结构光纤的二次加工技术，利用功能材料填充结合在微结构光纤上刻写光纤光栅等手段，对微结构光纤的传导机制、双折射、色散等特性进行调谐和控制，研制出各种新型的光电子功能器件及传感器。研究内容包括：（1）研究微结构光纤传导机制与特性的调控机理和规律，提出相关理论和调控方法；（2）基于金属填充的新型高双折射微结构光纤光栅的超快全光纤光开关；（3）基于分子自组装技术及微结构光纤的微流控传感器。先期开展的预研工作已成功拉制高双折射微结构光纤并实现了微结构光纤与普通光纤的低插损熔接耦合，为本项目打下良好的基础。

纤维光学集成技术是新兴的一个研究领域，致力于在光纤上集成各种光学功能器件以及传感器。然而由于功能光学材料的加工特性与二氧化硅相差甚远，较难直接在光纤拉制过程直接一次实现，严重制约了纤维光学集成技术的发展潜力。本项目提出了基于微结构光纤的二次加工技术，利用功能材料填充结合在微结构光纤上刻写光纤光栅等手段，对微结构光纤的传导机制、双折射、色散等特性进行调谐和控制，研制出各种新型的光电子功能器件及传感器。研究内容包括：（1）研究微结构光纤传导机制与特性的调控机理和规律，提出相关理论和调控方法；（2）基于声光调制的可调谐微结构光纤光栅；（3）基于微结构光纤的微流控传感器。总体来说，项目实施阶段，通过化学腐蚀，侧边磨抛，异构光纤熔接等实现了微结构光纤及光栅器件的可调谐性，拓展了传感对象，提高了传感器的灵敏度。并对微流控芯片的封装进行摸索，为器件的稳定性测试和应用奠定基础。