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、負曲率空芯光纖等一系列基于反諧振機理的光纖，其導光機理可以解釋為將光纖中高折射率層當做一個F-P諧振腔，當光波長滿足這個F-P腔的諧振條件時，就會諧振出高折射率層;當光波長遠離諧振波長時，光將被F-P腔反射回來，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，關于空芯光纖的報導屢屢出現(xiàn)，有將其用于太赫茲波傳輸?shù)摹⒂袑⑵溆糜诩t外波導傳輸?shù)?、而基?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">空芯光纖反諧振機理，制作傳感器的報導還很少。目前實驗上，都是對空芯光纖進行鍍膜處理，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，用于探測濕度變化，或者在空芯光纖上鍍一層磁性膠體，用于磁場傳感。而鍍膜又增加了一道工序，增加了器件的復雜性，同時由于光纖的弧形面結構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。

　　武漢國家光電實驗室陸培祥教授領導的超快激光研究團隊最近研制出了一種利用反諧振型空芯光纖的氣壓傳感器。該傳感器制作中應用飛秒激光微加工技術，對空芯光纖進行一個鉆孔處理，使得外界氣壓可以改變空芯光纖纖芯內(nèi)部折射率。該傳感器結構簡單，制作方便快捷。而且該器件擁有較高的氣壓靈敏度，同時極低的探測極限， 所以此類傳感器件有很強的實際應用潛能。

　　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). 該項目的研究工作得到了國家自然科學基金 (No. 61138006)的資助。

圖 (a)傳感器結構示意圖    (b) 和(c)飛秒激光鉆孔加工后側面和端面圖

(d)空芯光纖長度為5mm的傳感器飛秒激光鉆孔處理前后光譜圖