项目名称: 气凝胶光纤光子器件实用化技术研究

项目编号: No.61475119

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 肖力敏

作者单位: 复旦大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 微纳光纤是光纤光子学和微纳光子学的研究热点方向。微纳光纤的优势包括相对成熟有效的制备方法、光学传输损耗低、倏逝场强、光纤模式束缚性好、色散特性可灵活调控、以及与传统光纤器件可实现无缝连接等。但研究表明,当微纳光纤的直径接近或低于光学波长时,其光学传输损耗在一天内甚至几个小时内会迅速增加。这种因尘埃、水气以及表面微裂造成的质量退化,限制其只能短期实验所用。通过气凝胶和微纳光纤的集成和表面化学疏水处理,将能解决微纳光纤及其器件的稳定性问题且保持其优良特性。本项目将研究常压干燥法来制备气凝胶薄膜微纳光纤器件。相比超临界态干燥块状气凝胶微纳光纤集成,这种新的集成方法和技术将极大的降低制备成本和周期,还将带来新的应用。结合气凝胶薄膜的独特优势,研究的创新气凝胶光纤光子器件主要包括气凝胶微纳光纤超宽谱耦合器、谐振器、超连续谱光源、溶水气体传感器件、和微纳光纤在气凝胶薄膜微间隔控制下的稳定微球频率梳等。

中文关键词: 微纳光纤;气凝胶薄膜;光纤器件;光纤微谐振器;光子材料

英文摘要: Optical microfibers and nanofibers(MNFs) are important topics for fiber photonics and nanophotonics. The advantages of the MNF include relatively mature and effective fabrication method, low optical transmission loss, strong evanescent field, tight optical confinement, modifiable waveguide dispersion, as well as built-in transitions to traditional fibers and fiber devices seamlessly. However, the optical quality of the MNFs quickly degrades after fabrication when their diameters are close to or smaller than the optical wavelength of the guided light. The optical transmission loss increases rapidly within a few hours or even a day, which is due to surface light scattering from dust and from cracks induced by water vapour in air. This quality degradation will limit their practical applications. We can solve this problem by integrating MNFs into hydrophobic aerogels and surface chemistry modification. More importantly, the integration will not weaken the advantages of MNFs. We will investigate the atmospheric drying method to prepare hydrophobic aerogel thin films on the surface of MNFs and their optical devices in this project. Compared to integrated MNFs into bulk aerogels by a supercritical drying method, this new integration approach and technology will greatly reduce the production cost and cycle time, and also achieve more functional fiber devices. The successful implementation of this project will be able to solve the basic stability problem of MNFs devices in practical applications. By combining the unique advantages of the aerogel film and the MNFs, we will fabricate the innovative aerogel-MNF photonic devices including ultrawide band MNF couplers, microfiber knot resonators, MNF supercontinuum generation, the dissolved gas sensing element, and the stable frequency comb using aerogel films to control the distance between MNFs and microspheres.

英文关键词: Microfibers and nanofibers;Aerogel films;Fiber optic devices;Fiber micro-resonator;Photonic materials

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