具有槽型结构的亚波长直径光纤

A fiberized slot-waveguides is an engineered highly-birefringent subwavelength-diameter fiber (SF) with nano-scale slots (NSs). It has a lot of advantages such as small size, large evanesce field, significant surface effect, flexible dispersion profile and high sensitivity. Taking benefit of the unique and flexible geometry, the SFs with NSs presents great potential in sensing, lasing and communication applications. This project will focus on these areas: optimism on the fabrication technique of SFs with NSs with different geometry parameters and material components, the linear and nonlinear characteristics, multi-function integration in a single SF, optical manipulation, surface effect and sensing applications.

具有纳米槽结构的亚波长直径光纤具有高双折射、大消逝场、强梯度力、表面效应丰富、色散和非线性可控性大等优点。作为一个丰富多彩的器件制备平台，其独特的结构可以实现很多新型的应用。本项目拟选择合适的基质材料和环境介质材料，利用现代微纳加工技术和光纤后拉制技术，制备低损耗高性能的各类纳米槽光纤器件，在一根亚波长直径光纤上实现多种功能的集成以及可调谐化，减小系统尺寸并增强稳定性和功能性；发挥其独特的结构优势，利用其超强的消逝场和梯度力，发展其在光学微操纵和超小型化传感器方面的应用；研究和利用其特殊的色散、非线性和表面特性，探索在频率转换和非线性信号处理、量子信息等方面新的应用。

随着现代光纤通信、传感和激光技术的爆发式发展，对光纤器件的性能、集成度、能量消耗等各方面的要求越来越多，也越来越呈现出特殊化和极端化：比如超高速、极高（低）功率的光的产生、传输与处理，超小型化的光源，集成化的光机电性能，极端环境下特殊目标物的检测操纵； 这些需求和趋势对新型光纤器件的研制和发展提出了更高的要求，而基于传统方法制备光纤器件已经不能满足这些要求。为此，科研人员也不断的探索新材料、新方法、新结构、新机理来制备光纤器件。.本项目主要围绕微纳结构和新型材料的集成，研制了一系列基于纳米槽结构和石墨烯集成的新型的光纤器件，并探索了相关的应用可能。.在制备工艺以及相关器件的制备方面，经过长期的工艺摸索，成功地基于聚焦离子束等工艺成功在石英微光纤和非石英纳米线上制备了纳米单槽、乃至纳米多槽结构，利用多槽结构，也得到了表面起伏的光栅器件。.在器件应用上，基于单槽和多槽结构实现了若干种高灵敏度的传感应用，包括温度、压力、折射率等。.在非线性特性方面，研究了相关结构对于色散的调控和优化，实现了超宽带的近零色散器件，以及对于表面二次谐波的增强作用，同时也计算了其中的光力作用等。. 同时基于相关技术，还得到了很多有价值的衍生结果，尤其利用相关基础，发展成熟了光纤-二维材料集成工艺，得到了一系列具有应用潜力的光机电器件。.项目执行期内一共发表共发表论文31篇（含1篇LSA已接收，见附件1），主编专著1部，授权发明专利5项，申请发明专利15项。包括Light Sci. Appl. 2篇，Prog. Quant. Electron. 1篇， ACS Photon. 1篇，Nanoscale 1篇， Adv. Electron. Mater. 1篇， Optica 2篇， Laser Photon. Rev. 1篇, Sens. Actuator B 1篇，Adv. Opt. Mater. 2篇，Adv. Mat. Technol. 1篇 Sci. Rep. 1篇, Phys. Rev. A 1篇，Opt. Express 4篇，Opt. Lett. 3篇, Appl. Phys. Lett. 2篇。.