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微纳光纤传感器和激光器的研究新进展

更新时间:2016-09-30 作者: 该文章已被浏览184次

    微纳光纤是尺度在微米及亚微米级别的特种光波导结构,相比于普通光纤具有独特的光学特性。其表面具有很强的倏逝场,与外界能够产生强烈的相互作用。外部环境会直接影响微纳光纤导模光场的分布,采用光学手段测量光场特征参量变化,可以灵敏感知环境的变化。同时,其结构尺寸决定制造的器件更加小巧轻便,并具有更好的柔韧性。因此,基于微纳光纤的高灵敏传感器和微型化激光器成为目前研究的热点。
 光学与电子信息学院的物联网接入研究组一直从事微纳光纤器件和应用的研究。在刘德明教授和孙琪真副教授的指导下,博士生沃江海提出了基于微纳光纤波导倏逝场和Mach-Zehnder干涉仪调制相位检测的高灵敏折射率传感机理,并实现了超高精度折射率和温度传感测量,研究中提出利用可调光纤延时线精确调控干涉仪的相位补偿,从而将波长测量转化为光程测量,在实现高灵敏度的同时实现线性测量,提高了传感器的可用性,相关研究成果发表在Optics Letters上。进一步的,研究小组在微纳光纤复合结构及光学特性方面进行了深入研究。孙琪真副教授和硕士生张杰君提出微纳光纤法布里-珀罗谐振微腔的创新结构和“两步法”制备工艺, 结合光纤激光器及相干拍频检测技术实现了灵敏度达911MHz/RIU的超高精度折射率测量,并具有小型化、高集成、温度自补偿等特点,相关研究成果发表在Optics Letters上。在此工作基础上,研究小组提出利用微纳光纤法布里-珀罗谐振微腔的光栅包络光谱和干涉仪精细梳状谱复合特性,结合频域处理方法实现多参量的同时测量,并通过高斯拟合、滤波和插值复原等算法将光谱测量分辨率提高了一个数量级,相关研究成果发表在Journal of Lightwave Technology上。此外,研究小组还进行了微纳光纤在小型化滤波器和激光器中的应用研究。孙琪真副教授和硕士生贾卫华提出一种新型的全微纳光纤法布里-珀罗滤波器。该滤波器由两个级联的微纳光纤Sagnac环构成,可通过扭转一根经火焰加热法制备的微纳光纤直接获得,制备工艺简单,成本低廉。在整个光纤传输带宽上具有非常优异的梳状滤波特性,宽带反射谱的平坦度优于2dB,自由光谱范围0.18nm,消光比可达15 dB。将此滤波结构应用到环腔光纤激光器中,成功实现了室温下42个多波长的稳定输出,在多波长、小型化光纤激光器领域具有研究价值和应用潜力,相关研究成果发表在IEEE Photonics Technology Letters上。
 该项工作得到国家自然科学基金重大项目、重点项目和面上项目等的支持。(孙琪真  供稿)文章内容

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