膠體晶體微結構光纖的製備和光學特性研究

《膠體晶體微結構光纖的製備和光學特性研究》是依託南京師範大學，由王鳴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：膠體晶體微結構光纖的製備和光學特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王鳴
• 依託單位：南京師範大學

項目摘要

本項目研究新型的膠體晶體微結構光纖的機理、製作方法和光學特性，提出在光纖的微小端面和高曲率側面生長面心立方結構的膠體晶體，用納米粒子修飾光纖，獲得微小端面和高曲率側面生長膠體晶體的自組裝技術。進一步研究轉移模板和溶膠-凝膠協同法製作完全帶隙的、空心多孔結構三維光子晶體光纖器件。建立膠體晶體微結構光纖光學實驗系統，分析膠體晶體修飾光纖的光學特性以及輸出光束同時出現的帶隙和定向發射現象。研究和分析空心多孔結構的三維光子晶體光纖的感測特性。這些性能可以用於微納光學功能器件和高集成度光流控感測器。由於是在普通的單模光纖上製備，因此製作簡便、成本低。膠體晶體微結構光纖可以作為新的特種光纖和微納光學器件，對發展新型的微納光學和感測器技術有重要意義。

結題摘要

本項目研究新型的膠體晶體微結構光纖的機理、製作方法和光學特性，由介質構成的三維周期性結構具有光子帶隙特性，金屬/介質構成的二維周期性結構能夠被激發表面等離激元模式，這些特性可以用於生物、化學感測。提出在光纖的微小端面和高曲率側面用自組裝方法製備三維膠體晶體，用溶膠-凝膠協同法製作光子晶體光纖器件，形成微結構光纖感測器。進一步通過對單層微球陣列的形貌修改，在光纖端面和側面能夠加工成多種形貌的亞微米尺度的二維周期性金屬/介質結構，這種方法簡便，可靠，成本低，可規模化生產。膠體晶體微結構光纖可以作為光纖器件和光纖感測器，對發展新型的微納光學和感測器技術有重要意義。 主要創新點有： 1、提出一種改進的納米球印刷法，實現在片上集成製備多種形貌的納米周期性圖案，製備得到高質量的納米環形狹縫陣列：納米環形腔、納米圓柱，納米碗。用溶膠凝膠協同自組裝法製備單層複合微球有序陣列，並採用反應離子刻蝕、鍍膜等技術改變微球陣列的形貌，得到多種形貌的二維周期性結構。製備的二維周期性介質/金屬環形腔結構具有良好的局域電場增強效應，可用於表面等離激元器件、SERS基底、太陽能電池和納米雷射器。 2、設計了兩種光纖結構：光纖束和光纖-毛細管結構，用溶膠凝膠協同自組裝法在光纖端面製備出高質量多種周期尺寸的光子晶體，得出複合光子晶體的相對濕度感測特性及液體折射率感測特性。 3、研究了在毛細管外壁、內壁製備高質量的光子晶體的方法，製備出高質量空心圓柱和實心圓柱形光子晶體。實驗得到在光纖端面和側面用溶膠凝膠法製備單層複合微球陣列的參數，在單模光纖端面得到多種形貌的金屬/介質周期性陣列。