[發明專利]一種可用于寬譜低損耗光學導波的冰微納光纖

有效

• 申請號: 202110732011.9
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113433616B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 郭欣;崔博文;許培臻;童利民;王攀
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122;G02B6/13
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種可用于寬譜低損耗光學導波的冰微納光纖。包括光源、石英單模光纖、石英光纖拉錐過渡區、石英光纖拉錐的拉伸部分、冰微納光纖；光源和石英單模光纖的一端連接，石英單模光纖另一端經石英光纖拉錐過渡區和石英光纖拉錐的拉伸部分連接，石英光纖拉錐的拉伸部分緊貼耦合布置在冰微納光纖的輸入端；所述的冰微納光纖是在冰微納光纖支撐物末端由水蒸氣生長為冰形成。本發明的冰微納光纖能夠以小于0.03dB/cm的波導損耗高效傳輸可見光波段光波。

技術領域

本發明涉及了用于光子集成和器件領域的一種低損耗傳輸可見光的微納光學光纖，尤其是涉及了一種可用于寬譜低損耗光學導波的冰微納光纖。

背景技術

冰是地球上最為豐富，最為重要的固體物質之一，在物理化學、生命科學、地質天文、環境氣候等領域有著廣泛的研究及應用價值。由于冰與水在紫外至近紅外區域具有極低的光學吸收率，在光學顯微、紫外光刻等領域常被作為一種良好的光學介質使用。此外，利用拉曼光譜、近紅外吸收光譜、和頻振動光譜等光學手段對冰本身物理化學性質具有探測靈敏度高、背景噪聲低以及無需侵入等優點，一直受到廣泛的關注與應用。

然而，當前研究均局限于空間光與大尺寸塊狀冰的相互作用，存在光場約束能力弱、光與物質相互作用不強以及光學系統復雜等缺點，限制了冰在物理化學特性研究的發展與在光學器件方向的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種可用于寬譜低損耗光學波導的冰微納光纖，以簡單的光學系統，提高光場的約束能力，增強光與物質相互作用。寬譜可達475nm-600nm。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：

本發明包括光源、石英單模光纖、石英光纖拉錐過渡區、石英光纖拉錐的拉伸部分、冰微納光纖；光源和石英單模光纖的一端連接，石英單模光纖另一端經石英光纖拉錐過渡區和石英光纖拉錐的拉伸部分連接，石英光纖拉錐的拉伸部分緊貼耦合布置在冰微納光纖的輸入端；所述的冰微納光纖是在冰微納光纖支撐物末端由水蒸氣生長為冰形成。

寬譜光由光源發出，依次經過石英單模光纖、石英光纖拉錐過渡區，石英光纖拉錐的拉伸部分后耦合進入冰微納光纖中。

所述的石英光纖拉錐的拉伸部分的輸出端和緊貼耦合的冰微納光纖的輸入端在同一直線布置。

所述冰微納光纖支撐物為鎢絲探針。

所述的石英光纖拉錐的拉伸部分直徑小于石英單模光纖的直徑，石英光纖拉錐過渡區將石英光纖拉錐的拉伸部分直徑和石英單模光纖的直徑之間過渡連接。

所述的石英單模光纖、石英光纖拉錐過渡區和石英光纖拉錐的拉伸部分均是由一根石英光纖按照以下方式制備而成：將石英光纖在氫氧焰下加熱熔融后，從兩端拉伸使得石英光纖的中部的直徑變細，石英光纖的直徑變細的中部部位兩側形成錐形過渡區，然后在石英光纖的中部剪斷獲得，以較細均勻的一段作為石英光纖拉錐的拉伸部分，和原始直徑一致的一段作為石英單模光纖，其余位于中間直徑變化過渡的一段作為石英光纖拉錐過渡區。

所述冰微納光纖通過高壓電誘導方法在-50℃左右以空氣中水蒸氣為原料在冰微納光纖支撐物末端生長制備形成，結構為單晶。

所述石英光纖的拉伸部分直徑為1μm。

所述冰微納光纖結構直徑為0.8-10μm，長度為10-1000μm。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明的冰微納光纖在整個可見光區域波導損耗小于0.03dB/cm；

(2)通過倏逝場耦合的方式，使用全光纖結構，簡單、便捷地將光導入冰微納光纖中；

(3)利用一維微納波導對光場的強約束特性，極大提高了光場與冰的相互作用；