耦合微米光纤传感器和微米光纤谐振腔的研制

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微纳光纤是指直径为微米甚至纳米量级的光波导。它能够在亚波长尺度内实现长距离低损耗传输,这为光学器件微型化、集成化提供了可能。目前,它已被制成多种类型的光学器件,如激光器,M—Z干涉仪等。如何简易方便地制备损耗低、直径均匀的微纳光波导仍是研究者追求的目标。设计出一套可以将光纤直接拉伸、微操作以及封装的设备。用一维平移台代替纯手工拉制,这样可以更好地控制拉伸速度,从而控制微纳光纤的粗细。用这种方法一步便可以拉制出直径为150~300nm左右的微纳光纤。另外,该拉伸平台还可以一次性拉制两根甚至更多根直径相同的微纳光纤。 微纳光纤间的能量交换主要是通过它们表面倏逝场的耦合作用。与普通光纤不同,微纳光纤周围的倏逝场很强,所以基于微纳光纤制成的耦合器灵敏度更高。为了研究微纳光纤耦合器的特性,分析了单根微纳光纤的模场特征,探讨了微纳光纤间模式耦合适用的耦合模理论。 在实验上,制作了2×2微米光纤耦合器,并把耦合区浸入葡萄糖溶液中对浓度进行传感,传感精度可达1.58/mol·L-1以上。由于小型化,用它作为传感器不仅能克服光源噪声的影响,还可以有效地减少探测所需分析物的量。此外,这种耦合型传感器还可以通过减小耦合区的光纤的直径或增大入射光波长或增大耦合长度来进一步提高灵敏度。 制作的另一个器件是微米光纤谐振腔。用探针对微米光纤的末端进行打结,使之形成一个环形微腔。这种微腔结构稳固,可以通过拉紧光纤末端来调节环的大小。微米光纤谐振腔的光耦合简单有效,且可以便捷地实现单模运转。
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