微纳光纤的研究进展

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1、微纳光纤的研究进展吴平辉程波刘燕萍梅掌荣(湖州师范学院理学院，浙江湖州313000；摘要简要介绍了微纳光纤的制备方法概述了微纳光纤的光学损耗、模场分布和波导色散等传输特性。重点评述了基于微纳光纤的谐振腔、激光器、传感器等微纳光子器件的研究进展及其潜在的应用。尖键词：微纳光纤制备將性繳纳光子器件中图分类号:TN253文献标识码:A文章编号：1002-5561(2012)10-0032-03ResearchprogressonopticalmicrofibersandnanofibersWUPing-hui,CHENGBo,LIUYan-ping,MEIZhang-ron

2、g(CollegeofScience,HuzhouTeachersCollege,HuzhouZhejiang313000,China)Abstract:Thefabricationofopticalmicrofibersandnanofibersarebrieflyintroduced.Avarietyofenablingpropertiesjncludingopticallossjnodedistribution,andwaveguidedispersion,arealsodescribed.Adetailedreviewofresearchonopticalm

3、icrofibersandnanofibersbasedmicro-ornano-scalephotonicdevices,suchasresonators,lasers,senso「s,andthepossibleapplicationsofthesedevicesarepresented.Keywords:opticalmicrofibersandnanofibers;preparation;property;micro/nano-scalephotonicdevices0引言进入21世纪，伴隨光纤通信朝着超高速、超大容量和超长距离的方向发展.以及器件设计理论和制

4、备工艺技术的发展，人们对器件工作性能和集成度的妾求不断提高.器件的微型化已成为科学技术研究与圧用的重要趋势之一。具中，微纳光波导是研究微纳笊子学现象和构筑微纳光子器件的重要基石，是当前纟卩米光子学领域的研究热点之一。与其它种类的微纳光波导(如硅基平面波导、金属表面等离子体波导)框比，微纳光纤具有极低的耦合损耗、粗糙度极低的泯导表面.高折射率差的强限制光场、大百分比的倏逆场、极轻的质量和灵活的色散特性等优点，这些特性使得微纳光纤在光纤光学、近场光学、非线性光学敢量子光学等基础研究和微纳尺度的光传输.耦合、退制、谐振、放大和传感等器件方面都具有潜在的应异价值近年来吸引了越

5、来越多研究者的注意魂1微纳光纤制备19世纪80年代，英国科学家Boys等人就尝试从高温熔融的矿石中拉制出玻璃细丝，并研究它们的机收稿日期2012-07-11.基金项目浙江省自然科学基金项目:Y6100605!资助湖州师范学院第九届大学生科研项目资助，作者简介：吴平辉(1983-)男硕士，讲师，主要从事新型光电材料和光械性能和用途。由于当时条件和技术的限制.没有深入研究。直到一个世纪以后，当光波导理论完整地建立起来之后.研究者才开始对这些由玻璃光纤拉制而成的微纳光纤的光学用途展幵研究。由于玻璃材料的非晶性和黏滞特性.采用火焰或激光加热拉伸玻璃光纤可以很容易地获得直径小至

6、微米量级的光纤，-4典型的微纳光纤拉制系统如图1所示。图1中用一个可以往返移动的火焰对一根普通裸光纤进行加热.当光纤中部被加热至软化温度时在光纤两端施加一定的拉力使光纤向两边拉伸，通过精确控制加热源的温度和拉伸速度，可以在光纤中部获得微纳光纤。采用该方法制备的微纳光纤具有表面光滑度高、直径均勻性好、长度较长和便于后续操作等特点。为获得直径更小的微纳光纤，童利民等提出火焰加热二步拉伸法：采用微米量级直径的微纳光纤作为原材料，通过加热的蓝宝石光纤锥约束和稳定高温拉伸区.进一步拉伸制备小至50nm的微纳光纤，并且侍持着良好的直径均勻度眄为了提高所制备的微纳并纤的重复性和降低

7、光学传输损耗Brambilla等通过改进商用光纤耦合器制作装置的加热源.高重复性地制备了超低损耗的微纳光纤同;Sumetsky等和Ward等僵用CO?激光玖陈险峰等采用金属电加热作为加热源列均由普通玻璃光状或粉末状玻璃材料中直接拉制微纳光纤的方法0减少了对原材料的量的需求，此外，Harfenist等叫Yang等玖Gu等何和李宝军等还通过各种方法制雀具有良好光学传输特性的高分子材料微纳光纤.2微纳光纤特性微纳光纤主要用于传导光能.对其而言，光学损耗是重要参数，童利民等人在测试中发现，633nm波长的光在直径为190nm的氧化硅微纳光纤中传输其传输损耗为