反諧振空芯光纖的氣壓傳感研究

　　Iccsz訊 反諧振光纖包括如布拉格光纖、光子晶體光纖、Kagomé光纖、負(fù)曲率空芯光纖等一系列基于反諧振機(jī)理的光纖，其導(dǎo)光機(jī)理可以解釋為將光纖中高折射率層當(dāng)做一個(gè)F-P諧振腔，當(dāng)光波長(zhǎng)滿足這個(gè)F-P腔的諧振條件時(shí)，就會(huì)諧振出高折射率層;當(dāng)光波長(zhǎng)遠(yuǎn)離諧振波長(zhǎng)時(shí)，光將被F-P腔反射回來(lái)，從而被限制在低折射率層中，并沿著其軸向向前傳播。

　　近年來(lái)，關(guān)于空芯光纖的報(bào)導(dǎo)屢屢出現(xiàn)，有將其用于太赫茲波傳輸?shù)?、有將其用于紅外波導(dǎo)傳輸?shù)摹⒍?A href="http://odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e7%a9%ba%e8%8a%af&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">空芯光纖反諧振機(jī)理，制作傳感器的報(bào)導(dǎo)還很少。目前實(shí)驗(yàn)上，都是對(duì)空芯光纖進(jìn)行鍍膜處理，鍍上一層功能性薄膜，從而將其用于傳感。如在空芯光纖上鍍上一層氧化石墨烯，用于探測(cè)濕度變化，或者在空芯光纖上鍍一層磁性膠體，用于磁場(chǎng)傳感。而鍍膜又增加了一道工序，增加了器件的復(fù)雜性，同時(shí)由于光纖的弧形面結(jié)構(gòu)和所鍍膜的材料與光纖材料的不同， 降低了器件的穩(wěn)定性和可靠性。

　　武漢國(guó)家光電實(shí)驗(yàn)室陸培祥教授領(lǐng)導(dǎo)的超快激光研究團(tuán)隊(duì)最近研制出了一種利用反諧振型空芯光纖的氣壓傳感器。該傳感器制作中應(yīng)用飛秒激光微加工技術(shù)，對(duì)空芯光纖進(jìn)行一個(gè)鉆孔處理，使得外界氣壓可以改變空芯光纖纖芯內(nèi)部折射率。該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便快捷。而且該器件擁有較高的氣壓靈敏度，同時(shí)極低的探測(cè)極限， 所以此類傳感器件有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用潛能。

　　2016年11月28日，這一工作“Antiresonant reflecting guidance mechanism in hollow-core fiber for gas pressure sensing(基于反諧振機(jī)理的空芯光纖氣壓傳感研究)”發(fā)表在Opt. Express Vol. 24, No. 24, 27890 (2016). 該項(xiàng)目的研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金 (No. 61138006)的資助。

圖 (a)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖    (b) 和(c)飛秒激光鉆孔加工后側(cè)面和端面圖

(d)空芯光纖長(zhǎng)度為5mm的傳感器飛秒激光鉆孔處理前后光譜圖