[發(fā)明專利]一種基于可調控膠體光子晶體的濾波光纖及其制備方法

無效

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• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103135165A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 趙遠錦;丁海波;王潔;郭劉洋;顧忠澤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術領域

本發(fā)明涉及特種光纖制作研究領域，特別是涉及一種基于可調控膠體光子晶體的濾波光纖及其制備方法。

背景技術

膠體晶體是由一種或多種單分散的膠體顆粒(無機或有機，尺度在微米或亞微米級)組裝形成的具有二維或三維有序結構的一類物質。由于膠體粒子的長程有序排列使膠體晶體產生了光子帶隙，所以也稱膠體晶體為膠體光子晶體。通常，膠體晶體的衍射波峰位置遵循布拉格衍射公式，即mλ＝2ndsinθ，其中m為衍射級數(shù)，λ為衍射波長，n為膠體晶體的平均折射率，d為膠體晶體的晶格間距，θ為入射光角度。由此可見，膠體晶體的衍射波長和構成其結構的膠體顆粒的尺寸及折射率相關，選用不同尺寸或材料的膠體顆粒組裝成膠體晶體就可得到不同的光子禁帶位置。

膠體晶體可被制備成非密堆積的結構。由于溶劑中粒子之間的相互排斥力和靜電作用力，光子晶體粒子可在懸濁液中形成非密堆積結構。Asher等人最先報道了用水凝膠固定非密堆積的膠體粒子三維陣列的研究，并利用該方法成功獲得了非密堆積的膠體光子晶體薄膜。通過外場調控水凝膠的擴展或者收縮，從而引起膠體粒子間距的改變，導致膠體晶體衍射峰的改變。基于上述原理，提出以可調控膠體光子晶體制備濾波光纖。與現(xiàn)有常規(guī)光纖相比，本發(fā)明涉及的濾波光纖具有體積小、成本低、濾波范圍可調節(jié)、操作簡單、可批量大規(guī)模生產等優(yōu)勢，適用于微細條件下的光譜檢測，調制。

發(fā)明內容

本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種基于可調控膠體光子晶體的濾波光纖，能解決現(xiàn)有技術中光纖及其系統(tǒng)存在的光譜調制復雜，制作工藝繁瑣，難以微型化，濾波范圍固定等缺點。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是：提供一種基于可調控膠體光子晶體的濾波光纖，包括光纖、動態(tài)光譜調節(jié)單元和光纖連接器，所述動態(tài)光譜調節(jié)單元包括基質、膠體光子晶體和封裝套，所述光纖與光纖連接器連接，所述動態(tài)光譜調節(jié)單元位于光纖連接器內，由封裝套封裝。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述光纖為單模光纖或多模光纖。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述膠體光子晶體呈非密堆積的蛋白石結構或反蛋白石結構，厚度為100納米至2×10⁶納米。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的膠體光子晶體選自二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、二氧化鈦、氧化鐵、四氧化三鐵、金、銀中的一種或多種。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述膠體光子晶體粒子的粒徑為10納米至500納米。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述基質為溶液態(tài)或水凝膠態(tài)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是：提供一種制備基于可調控膠體光子晶體的濾波光纖的方法，其特征在于，包括以下步驟：

首先、膠體光子晶體溶液的配制：

以單分散的膠體光子晶體配制膠體晶體溶液，后續(xù)需要制成水凝膠薄膜的膠體晶體溶液還需按一定的體積比與合適的水凝膠混合，并添加適量的光引發(fā)劑；

其次、動態(tài)光譜調節(jié)單元的安裝：

將配制待用的膠體光子晶體懸濁液注入光纖連接器形成的模具內，并完成封裝，水凝膠懸濁液還需要將模具置于高壓汞燈通過紫外固化法或置于烘箱內通過熱固化法進行固化形成水凝膠薄膜；

再次、濾波光纖濾波區(qū)間的控制：

根據(jù)所使用的膠體光子晶體的性質，選擇合適的外場對膠體光子晶體的晶格距離進行調控，進而從全波段的光譜中篩選出和光子晶體水凝膠禁帶一致的濾波范圍。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述膠體光子晶體選自二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、二氧化鈦、氧化鐵、四氧化三鐵、金、銀中的一種或多種。?

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述膠體光子晶體分散于水、氮氮二甲基甲酰胺、丙烯碳酸酯、硅油、硝基苯、二苯醚、二甲基亞砜中的一種或者多種混合溶劑形成的溶液中。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述膠體光子晶體分散于甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯、醋酸丁酸纖維素、硅氧烷甲基丙烯酸酯、氟硅甲基丙烯酸酯、全氟醚、N-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、甲基丙烯酸縮水甘油酯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一種或多種混合的水凝膠中。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明光纖制備方法工藝簡單，體積小、濾波范圍可調節(jié)、操作簡單、可批量大規(guī)模生產，適用于微細條件下的光譜檢測，調制。附圖說明

圖1是本發(fā)明基于可調控膠體光子晶體的濾波光纖的較佳實施例的結構示意圖；

附圖中各部件的標記如下：1、光纖；2、光纖連接器；3、基質；4、膠體光子晶體；5、封裝套。