基於全固光子帶隙光纖的微納光纖與波導陣列光柵研究

《基於全固光子帶隙光纖的微納光纖與波導陣列光柵研究》是依託南開大學，由劉艷格擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於全固光子帶隙光纖的微納光纖與波導陣列光柵研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉艷格
• 依託單位：南開大學

中文摘要

全固光子帶隙光纖是一種新型利用光子帶隙效應傳導的光子晶體光纖，由於製作工藝簡單，是研究二維光子帶隙光纖物理內涵及各種機理的一種簡捷模型。與普通光纖相比，不僅具有獨特的傳導機制和色散特性，還具有結構設計靈活、獨特的模式特性等優點。將全固光子帶隙光纖的橫向緯度減小及在其上寫制光纖光柵，實現準三維的光子晶體結構，研究微納尺度的光子帶隙光纖及光柵，不僅可以更好地控制光的傳輸和調控，而且可以提出多種新奇的光子帶隙及微納波導結構，產生諸多新現象、新機理與新套用，具有重要的理論研究價值和實用意義。本項目首先通過提出並研製多種具有奇異特性或改善性能的微納光子帶隙光纖，深入研究微納光子帶隙光纖的傳導機制、色散特性、模式轉換、特殊套用等諸多物理問題和科學技術問題，然後開展在全固光子帶隙光纖中寫制波導陣列光柵及微納光纖光柵的基本理論、技術、物理現象和套用研究。該項目具有非常大的創新空間。

結題摘要

全固光子帶隙光纖是一種新型利用光子帶隙效應傳導的光子晶體（微結構）光纖，由於製作工藝簡單，是研究二維光子帶隙光纖物理內涵及各種機理的一種簡捷模型。將全固光子帶隙光纖的橫向緯度減小及在其上寫制光纖光柵，實現準三維的光子晶體結構，研究微納尺度的光子帶隙光纖及光柵，不僅可以更好地控制光的傳輸和調控，而且可以大大拓寬微結構光纖的套用範圍。通過本項目研究，實現了對光子帶隙光纖的特性調控；觀察到了微納尺度下光子帶隙光纖的一些新奇特性與套用；提出一些新穎波導結構，並發現了一些新奇現象、物理機制以及新型套用。本項目取得的主要創新性研究成果包括：1、國際上率先在波導陣列光纖、光子帶隙光纖等多種功能微結構光纖上寫制出長周期和Bragg光柵，實現了準三維的光子帶隙光纖結構，發現、研究並揭示了纖芯基模與纖芯高階模、包層超模之間的模式耦合新機理和新現象，提出並建立了相關理論及分析模型，實現了多種模式之間的耦合與控制；發現並詮釋了一些模式耦合和光波傳導的規律，提出了高性能幹涉儀、多參量感測器等多種新型器件及套用。2、研製出微納全固光子帶隙光纖並實現其帶隙的調控，將其與特定模式耦合設計的全固光子帶隙光纖光柵有機結合，提出並實現了新型、緊湊的光子帶隙光纖線上干涉儀。利用該干涉儀獨特的光譜和感測特性，實現了彎曲和溫度的雙參數同時感測測量。3、掌握了微納光纖及諧振環的研製工藝和技術，通過控制微納光纖結構參數，實現了對光纖雙折射、色散、模式等特性的調控，在此基礎上提出將微納光纖與半導體納米線高效有機結合，實現了GaAs/AlGaAs納米線的室溫單模波長可調控激射；提出了三種基於少摸光纖的光纖模式選擇耦合器，實現了多種模式之間的高效轉換。本項目提出並成功演示了多種新型、高性能的感測器、濾波器等光纖功能器件，實驗獲得的部分器件技術指標較傳統光纖技術提高3-5個數量級，為同類光纖器件中的最高值。發表論文總計26篇，其中SCI索引18篇（Appl. Phys. Lett.、Opt. Lett.、Opt. Express上文章14篇），已被引用50餘次。在學術會議上做特邀報告4次。申請發明專利3項。獲天津市自然科學二等獎1項、南開大學優秀成果獎1項。培養博士和碩士11人。負責人在項目執行期間獲得國家優秀青年科學基金、入選天津市首批“中青年科技創新領軍人才推動計畫”及南開大學“百名青年學科帶頭人培養計畫”。