[发明专利]一种硅纳米粒子微结构涂层光纤及其制作方法

说明书

本发明公开了一种硅纳米粒子微结构涂层光纤及其制作方法，将介质硅纳米粒子在去离子水中的均匀性分散，介质硅纳米粒子在微米单模光纤表面的自沉积组装，煅烧加固。本发明利用重力作用下介质硅纳米粒子的自然沉积，以及纳米粒子自身的静电吸附作用在单模光纤表面制备介质硅微结构涂层。介质硅纳米粒子具备局域光场增强和零后向散射特点，通过本发明公布的制作方法获得的介质硅光子晶体光纤，有助于新型生化传感及光子器件的研制。

技术领域

本发明基于介质硅纳米粒子的零后向散射和局域光场增强特性，提出了一种硅纳米粒子构成微结构涂层修饰的光纤，具体涉及一种硅纳米粒子微结构涂层光纤及其制作方法。

背景技术

从近年来相关研究进展可看出：相对于表面等离子体纳米结构，具有Mie谐振特性的高折射率介质硅纳米粒子可以保证电场和磁场偶极子模式共存，进而利用电、磁场相互作用产生局域光场增强效应，有效增强表面荧光和拉曼散射，并且不会产生自加热现象，适合对热敏感生物样品的高精度检测；当电、磁场强度相当时，可有效减小甚至近乎消除后向散射，可用于减小背景噪声，提高微型传感器件性能；所产生Fano谐振现象的Q值更高，可用于实现痕量分子浓度或单分子探测，并在此基础上开发高分辨率、高集成度的微型生物传感器。

同时，通过在光纤表面自组装纳米粒子胶体，实现传感器件性能改进的相关研究工作中，所使用的基元均为聚合物纳米粒子或金属纳米粒子，尚未出现将介质纳米粒子胶体自组装结构与光纤结构或光纤传感技术相结合，并设计先进传感器件研究的报道。

发明内容

本发明提供了一种硅纳米粒子微结构涂层光纤及其制作方法，解决了目前光子晶体光纤制作工艺复杂、成本高，所需专用设备价格昂贵，对加工人员技术要求高的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种硅纳米粒子微结构涂层光纤，包含有介质硅纳米粒子、微米单模光纤，介质硅纳米粒子通过去离子水沉积固化在微米单模光纤的内壁，介质硅纳米粒子紧密排列，即形成分层堆栈微结构涂层。

进一步特征，所述的介质硅纳米粒子的形状为球形，直径为100nm。

进一步特征，微米单模光纤由普通单模光纤经过高温加热拉制法得到，直径为10微米。

上述一种硅纳米粒子微结构涂层光纤的制作方法，采用如下步骤：

步骤1，将微米单模光纤2浸没在盛满去离子水4的容器3中，加入介质硅纳米粒子1，并用超声振荡方法使之均匀分散在去离子水中；

步骤2：利用介质硅纳米粒子1在重力场作用下自然沉积在微米单模光纤2表面，同时纳米粒子间的相互作用可保证介质硅纳米粒子1沉积后紧密排列，即形成分层堆栈微结构涂层，即完成在微米单模光纤2表面的自沉积组装；过程中需要保持恒温60摄氏度，以保证纳米粒子的沉积速率和均匀性；

步骤3：将表面沉积有介质硅纳米粒子微结构的光纤移入高温炉内，400摄氏度高温煅烧加固，即可得到结构稳定的硅微结构涂层光纤。本发明利用重力作用下介质硅纳米粒子1的自然沉积，以及纳米粒子自身的静电吸附作用在微米单模光纤2表面制备介质硅微结构涂层光纤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是

1)本发明提出的一种硅纳米粒子微结构涂层光纤的制作方法，可以通过选取不同参数或类型的介质硅纳米粒子构建所需的介质硅微结构涂层光纤；

2)本发明提出的一种硅纳米粒子微结构涂层光纤的制作方法，相比于传统光纤表面镀膜工艺来说，该方法制备速度快、所需设备简单，操作灵活，可以节省光纤表面的镀膜成本。

附图说明

附图1为一种硅纳米粒子微结构涂层光纤的制作方法示意图。

图中：1介质硅纳米粒子；2微米单模光纤；3容器；4去离子水。