耦合微纳光纤环型谐振腔的侧边抛磨光子晶体光纤器件研究

光纤器件的微型化和集成化是目前光纤传感和光通信领域的研究趋势。本项目是将制备的独立的多功能微纳光纤环型谐振腔置于侧边抛磨光子晶体光纤上，实现微环谐振腔与光子晶体光纤多孔中模场的侧边耦合，制成微型化、功能集成化的新型全光纤器件。本项目将基于耦合的侧边抛磨光子晶体光纤及光纤微环谐振腔的复合光学模型，进行不对称结构的矢量耦合理论分析。采用拉伸法和自缠绕法制备微纳光纤环型谐振腔，用轮式法制备满足耦合要求的侧边抛磨光子晶体光纤，并研究微纳光纤环与侧边抛磨光子晶体光纤的精密耦合技术。探索耦合多功能微纳光纤环的多参量传感阵列技术。此器件既充分利用微纳光纤环微小体积的优点，又克服了独立光学微环谐振腔耦合应用时带来的光损耗和匹配问题。此新型器件可用于光纤通信或传感，当在同一根侧边抛磨光子晶体光纤上制作多个独立的功能材料光学传感微纳光纤环时，可同时实现多参量、高空间分辩率的传感。

光纤器件的微型化和集成化是目前光纤传感和光通信领域的研究趋势。本项目是将制备的独立的多功能微纳光纤环型谐振腔置于侧边抛磨光纤或侧边抛磨微结构光纤上，实现微环谐振腔与微结构光纤的侧边耦合，制成微型化、功能集成化的新型全光纤器件。.本项目完成了侧边抛磨光子晶体光纤和微纳光纤环的耦合器件的传输特性的理论分析研究。建立了具有抛磨过渡区的侧边抛磨光子晶体光纤D型光纤光学模型、弯曲的微纳光纤与侧边抛磨单模光纤的耦合光学模型，以及三维弯曲的微纳光纤与侧边抛磨光子晶体光纤耦合光学模型等，进行了理论计算，为实验研究提供了指导。对微纳光纤环中的模式分裂问题进行了分析。获得了耦合传输的理论和特性。.完成了多种侧边抛磨光子晶体光纤和微纳光纤环的制作理论和关键技术研究。在研制光纤侧边抛磨精密加工实验装置的同时，创造性地研制了TiO2纳米粒子自组织的微结构光纤、胶体晶体微结构光纤，以及基于光敏液晶混合薄膜的表面光栅包层微结构光纤等多种新型微结构光纤，并将它们应用于光纤传感。.发明了确定光子晶体光纤的轴向方位角的二种新方法：前向散射图案特征法和侧视光强特征法。同时也发明了基于数字全息技术的光纤几何参数测量方法，提高了实验的精度和效率。.完成了微纳光纤环与侧边抛磨光纤耦合的机理和关键技术研究。创新发明了品质优异的基于微纳光纤环与侧边抛磨光纤耦合的上下载滤波器，这种滤波器件不仅能实现两种光纤系统的互连耦合，并且能实现两系统间的上下载滤波功能。.利用本项目研制的微纳光纤或者侧边抛磨光纤，将它们与石墨烯等新材料相结合，创新性地实现了新型光纤器件，以及温度、湿度、折射率，表面等离子激元的光纤传感器。.本项目的创新点在于，1.获得了微纳光纤环谐振腔与侧边抛磨光纤耦合的机理和关键技术，制作了连接微纳光纤光通信系统与常规光通信光纤系统的光学上下载滤波器。2发明光子晶体光纤轴向方位角的新方法，实现了光子晶体光纤的无损确定参数，提高了光子晶体光纤器件的制作品质。3.将本项目研制成功的微纳光纤或者侧边抛磨光纤与石墨烯等新型光电材料相结合，制成了性能优异的光纤传感器。.在本项目资助下，共发表学术论文共40篇，其中SCI收录期刊学术论文14篇（其中中国科学院JCR期刊分区2区学术论文8篇），EI收录学术论文26篇。申请专利9件，授权专利5件（其中发明专利3件，实用新型专利2项）。毕业博士生1位，毕业硕士生6位。