[發明專利]一種硅納米粒子微結構涂層光纖及其制作方法

有效

• 申請號: 201710347374.4
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107179578B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 李晉;范蕊;胡海峰
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;C03C25/12;C03C25/42
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明公開了一種硅納米粒子微結構涂層光纖及其制作方法，將介質硅納米粒子在去離子水中的均勻性分散，介質硅納米粒子在微米單模光纖表面的自沉積組裝，煅燒加固。本發明利用重力作用下介質硅納米粒子的自然沉積，以及納米粒子自身的靜電吸附作用在單模光纖表面制備介質硅微結構涂層。介質硅納米粒子具備局域光場增強和零后向散射特點，通過本發明公布的制作方法獲得的介質硅光子晶體光纖，有助于新型生化傳感及光子器件的研制。

技術領域

本發明基于介質硅納米粒子的零后向散射和局域光場增強特性，提出了一種硅納米粒子構成微結構涂層修飾的光纖，具體涉及一種硅納米粒子微結構涂層光纖及其制作方法。

背景技術

從近年來相關研究進展可看出：相對于表面等離子體納米結構，具有Mie諧振特性的高折射率介質硅納米粒子可以保證電場和磁場偶極子模式共存，進而利用電、磁場相互作用產生局域光場增強效應，有效增強表面熒光和拉曼散射，并且不會產生自加熱現象，適合對熱敏感生物樣品的高精度檢測；當電、磁場強度相當時，可有效減小甚至近乎消除后向散射，可用于減小背景噪聲，提高微型傳感器件性能；所產生Fano諧振現象的Q值更高，可用于實現痕量分子濃度或單分子探測，并在此基礎上開發高分辨率、高集成度的微型生物傳感器。

同時，通過在光纖表面自組裝納米粒子膠體，實現傳感器件性能改進的相關研究工作中，所使用的基元均為聚合物納米粒子或金屬納米粒子，尚未出現將介質納米粒子膠體自組裝結構與光纖結構或光纖傳感技術相結合，并設計先進傳感器件研究的報道。

發明內容

本發明提供了一種硅納米粒子微結構涂層光纖及其制作方法，解決了目前光子晶體光纖制作工藝復雜、成本高，所需專用設備價格昂貴，對加工人員技術要求高的問題。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種硅納米粒子微結構涂層光纖，包含有介質硅納米粒子、微米單模光纖，介質硅納米粒子通過去離子水沉積固化在微米單模光纖的內壁，介質硅納米粒子緊密排列，即形成分層堆棧微結構涂層。

進一步特征，所述的介質硅納米粒子的形狀為球形，直徑為100nm。

進一步特征，微米單模光纖由普通單模光纖經過高溫加熱拉制法得到，直徑為10微米。

上述一種硅納米粒子微結構涂層光纖的制作方法，采用如下步驟：

步驟1，將微米單模光纖2浸沒在盛滿去離子水4的容器3中，加入介質硅納米粒子1，并用超聲振蕩方法使之均勻分散在去離子水中；

步驟2：利用介質硅納米粒子1在重力場作用下自然沉積在微米單模光纖2表面，同時納米粒子間的相互作用可保證介質硅納米粒子1沉積后緊密排列，即形成分層堆棧微結構涂層，即完成在微米單模光纖2表面的自沉積組裝；過程中需要保持恒溫60攝氏度，以保證納米粒子的沉積速率和均勻性；

步驟3：將表面沉積有介質硅納米粒子微結構的光纖移入高溫爐內，400攝氏度高溫煅燒加固，即可得到結構穩定的硅微結構涂層光纖。本發明利用重力作用下介質硅納米粒子1的自然沉積，以及納米粒子自身的靜電吸附作用在微米單模光纖2表面制備介質硅微結構涂層光纖。

與現有技術相比，本發明的有益效果是

1)本發明提出的一種硅納米粒子微結構涂層光纖的制作方法，可以通過選取不同參數或類型的介質硅納米粒子構建所需的介質硅微結構涂層光纖；

2)本發明提出的一種硅納米粒子微結構涂層光纖的制作方法，相比于傳統光纖表面鍍膜工藝來說，該方法制備速度快、所需設備簡單，操作靈活，可以節省光纖表面的鍍膜成本。

附圖說明

附圖1為一種硅納米粒子微結構涂層光纖的制作方法示意圖。

圖中：1介質硅納米粒子；2微米單模光纖；3容器；4去離子水。