[發明專利]一種集成偶氮苯材料的偏孔微結構光纖光控可調諧Fano共振濾波器

在審

• 申請號: 202010418838.8
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111538124A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 張昊;胡向前;林煒;劉波;劉艷格;王志
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/02;G01N21/45
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 侯力

一種集成偶氮苯材料的偏孔微結構光纖光控可調諧Fano共振濾波器，所述偏孔微結構光纖的偏孔內壁由摻鍺高折射率環構成，在偏孔光纖外表面集成有一層偶氮苯薄膜，能夠分別在偶氮苯薄膜和偏孔光纖摻鍺高折射率環內同時獲得回音壁模式。當偶氮苯薄膜內回音壁模式的品質因數比偏孔光纖摻鍺高折射率環內回音壁模式品質因數低一個數量級以上，且滿足相位匹配條件時將發生Fano共振現象，得到Fano共振光譜。該裝置可應用于可調諧光學濾波、可調諧折射率傳感、光強探測等領域。本發明具有傳感靈敏度高、波長調諧范圍廣、折射率傳感范圍大、調諧手段簡便易行、調諧線性度高等優點。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，通過對內部填充液態材料的偏孔內壁摻鍺形成高折射率環并在偏孔光纖外表面集成偶氮苯材料薄膜構成一種光控可調諧Fano共振濾波器。

背景技術

Fano共振是一種由干涉效應產生的非對稱譜線形狀的共振散射現象。在經典光學領域，Fano共振的非對稱譜線來源于兩個散射振幅之間的干涉，這兩個散射振幅分別來源于連續態的散射(背景散射)以及離散態的激發(共振過程)。當共振態能量處于連續態能量范圍內時會發生Fano共振現象。背景散射能量通常緩慢變化，而共振散射能量則會在振幅和相位方面迅速變化，因此導致Fano共振非對稱分布的形成。

近年來光學Fano諧振效應的產生及其應用引起了各類研究與應用領域的廣泛關注。通過對人工電磁超材料的結構設計可以實現Fano共振現象，如2015年大連理工大學的曹暾等人提出了一種增強Fano共振和可調諧現象的多層對稱超材料，并申請了相關國家發明專利(一種可以產生Fano共振增強和可調諧現象的多層對稱超材料，專利號：ZL103259098.B，授權公開日：2015年7月29日)。該專利方案通過數值仿真設計了一種基于多層超材料的Fano諧振單元陣列結構，該多層超材料包含復合材料層，且諧振單元的孔徑在20nm～1000nm之間，其結構加工的難度大，加工成本高。同時由于該多層對稱超材料結構只能通過諧振單元周期長度的改變來實現Fano共振的調諧，造成此結構不能應用于折射率傳感，且難以實現對Fano共振峰的調諧；此外，2017年國防科技大學的張檢發、朱志宏、袁曉東等人提出了一種基于納米結構的Fano共振傳感器，并申請了相關國家發明專利(一種基于納米結構Fano共振特性的傳感器，專利公開號：ZL104374745.B，授權公開日：2017年7月14日)。該專利方案通過數值仿真設計了一種納米條陣列結構的Fano共振傳感器，但是其結構復雜，并且不同納米條具有各異的幾何參數，該納米結構加工難度大、結構加工成本高、制備工藝困難；當利用該納米結構進行傳感時，傳感樣品需要暴露在外界環境中，因此容易受到污染，限制了其實際應用。