[发明专利]一种光波导围裹微流通道的混合集成双芯光纤及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有双光学通道以及光学通道与物质微流通道复合集成的新型光纤及其制备方法。这种光纤将空气孔与光波导彼此复合嵌套，构成了一种新型微结构光纤，为实现这种集成的光纤器件提供了新的光纤基础材料。各种物理、化学、生物参量的高精度传感检测和高性能的全光调控器件都需要依靠光与物质的高效相互作用，以形成光波信息与物质、环境特征相互间的信息充分交换，从而达到提高传感检测精度、增强功能集成、提高器件性能的目的。本发明提供的是一种微流物质通道与光波通道混合集成的双芯光纤，所述光纤包含一个或多个空气孔作为微流物质通道，两个纤芯作为光波导通道，这种新型光纤可用于构造微流集成器件，实现微流传感和测量。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及一种微流物质通道与光波通道混合集成的双芯光纤。

背景技术

近年来一些新型结构和新材料光纤不断涌现，如光子晶体光纤[P.St.J.Russell,Photonic-Crystal Fibers,Journal of lightwave technology,vol.24,pp.4729-4749,2006；D.-I.Yeom,H.C.Park,I.K.Hwang,and B.Y.Kim,Tunable gratings in a hollow-core photonic bandgap fiber based on acousto-optic interaction,OpticsExpress,vol.17,pp.9933-9939,2009]、多芯光纤[Saitoh K,Matsuo S.Multicore fibersfor large capacity transmission.Nanophotonics,2013,2(5-6):441-454]、手性光纤[V.I.Kopp andA.Z.Genack,Chiral fibres:Adding twist,Nat Photon,vol.5,pp.470-472,2011]、硫系光纤、超颖(Metamaterial)光纤等。这些光纤的出现，为光纤技术的发展和应用注入了新的生命力。微结构光纤通过内嵌的微结构，一方面，为光纤器件带来了大量的新属性(无限截止单模，反常色散，高非线性等)；另一方面，也为基于光-物质、光-声、光-机械等相互作用的跨学科应用提供了灵活的新平台。近些年来，新型微结构光纤及器件，在光传输、光传感、光谱学、非线性光学、量子光学等领域得到了日益广泛的应用；开拓了在光纤上或光纤内部构造微实验室(Lab-in/on-fiber)的新方向，分布式气体检测，空分复用，光纤全光器件，光纤物质传送[O.A.Schmidt,T.G.Euser,andP.S.J.Russell,Mode-basedmicroparticle conveyor belt in air-filled hollow-core photonic crystal fiber,OpticsExpress,vol.21,pp.29383-29391,2013]等新的研究方向，推进了光纤技术从单纯的传输型器件向集成的多功能器件平台方向发展。微结构光纤在功能上的优势主要体现在：它突破了传统光纤主要作为光信息传输器件的功能局限性，在材料和结构上有更高的设计自由度，因此能够展现更多的灵活性，并在基于光信息获取与执行功能上体现了更深更广的物理背景。

当前对微结构光纤与器件的研究主要有以下两个方面：一方面是对光纤结构及材料的拓展与利用。功能材料的进一步复合扩展了传统光纤的功能，发展了各种有源光纤和新功能传感光纤。另一方面，美国麻省理工学院Y.Fink研究小组将有机材料、导体材料、半导体材料等多种材料集成在一根光纤中，发展了化学传感光纤、分布式温度传感光纤等多种新型多材料集成光纤，丰富了光纤的种类，开拓了光纤技术发展的新方向。

此外，利用基于各种机理的光和物质的相互作用，在新型微结构光纤的基础上，通过对光纤结构、材料及内嵌空间的复合应用和深度研究，可以进一步实现器件的功能集成，为微结构光纤技术的发展与新器件的构造提供了广阔的发展空间。