本文關(guān)鍵詞：微納光纖功能化的研究

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【摘要】：微納光纖作為一種典型的微納光波導,是構(gòu)建微納光子學器件的重要基本單元。由于微納光纖尺寸較小、表面倏逝場較強、色散可調(diào),所以在微納傳感器、微納激光器、非線性光學等研究領(lǐng)域獲得了廣泛的研究和應用。然而,單一的材料和結(jié)構(gòu)使微納光纖的應用受到了較強的限制,微納光纖的功能化則提供了一種拓展微納光纖應用范圍的有效途徑。常見的微納光纖功能化方法可以分為兩大類:材料功能化和結(jié)構(gòu)功能化,具體的實現(xiàn)方法包括:直接摻雜、表面修飾、功能組裝和微納加工等�；诠δ芑⒓{光纖,不僅可以構(gòu)建更為豐富的主動型和被動型微納光子學器件,還可以為表面等離子體、非線性光學和量子光學等基礎(chǔ)研究提供優(yōu)良的研究平臺。本文中,我們以氧化硅微納光纖為例,利用一種改進的浸沒涂覆法進行表面涂覆,實現(xiàn)了微納光纖的功能化。我們首先從傳輸模式,模場分布和色散特性三方面對功能化微納光纖的波導特性進行了理論研究。隨后,利用表面涂覆進行了微納光纖功能化的實驗研究。研究內(nèi)容包括三方面:(1)微納光纖的色散調(diào)控。利用PDMS薄膜進行氧化硅微納光纖的表面涂覆,由于微納光纖群速度色散取決于直徑,通過改變薄膜厚度我們可以進行微納光纖群速度色散的原位精細調(diào)控。測量結(jié)果表明,零色散波長調(diào)控的范圍大于30 nm。同時,數(shù)值計算結(jié)果表明,群速度色散精細調(diào)控在四波混頻和超連續(xù)產(chǎn)生等非線性光學研究中都具有潛在應用。(2)微納光纖的增益功能化。從薄膜的材料功能化出發(fā),我們采用鉺鐿共摻溶膠凝膠薄膜進行氧化硅微納光纖的表面涂覆。利用表面倏逝場泵浦鉺鐿共摻薄膜,我們可以實現(xiàn)微納光纖在C波段的增益功能化。得益于氧化硅微納光纖較低的傳輸損耗和耦合損耗,我們最終在4.5 cm長的增益功能化微納光纖上實現(xiàn)了0.8 dB的凈增益輸出。(3)微納光纖長周期光柵的制備。從薄膜的結(jié)構(gòu)功能化出發(fā),我們利用PMMA薄膜和紫外曝光相結(jié)合的方法進行微納光纖長周期光柵的制備,所得光柵的應變靈敏度為-1.93 pm/??,溫度靈敏度為-12.75 pm/°C。由于直徑較小,微納光纖長周期光柵具有較高的軸向外力靈敏度。進一步縮小聚焦光斑還可以為我們進行復雜微納結(jié)構(gòu)加工提供可能。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN253

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本文編號：1267912