项目名称: 基于微结构的干涉型微纳光纤传感机理及其液体辅助飞秒激光制备技术研究

项目编号: No.61505150

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 王闵

作者单位: 武汉纺织大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 与传统的光纤传感器相比,微纳光纤传感器尺寸更小,具有更高的灵敏度、响应速度,以及更低的能耗,是当前的研究热点。为了满足光纤传感器高性能化及微型化发展要求,本项目提出一种基于微结构的干涉型微纳光纤传感方法,并利用液体辅助飞秒激光复合微加工技术解决在单根微纳光纤内直写高品质微结构的难题,进一步提高干涉型微纳光纤传感器的灵敏度并优化其尺寸。研究要点包括:1) 研究基于微结构的干涉型微纳光纤传感机理及特性,建立传感理论模型,分析各结构参量与传感性能的内在联系;2) 探索液体辅助飞秒激光复合微加工机理,认识复合微加工工艺对加工性能的影响规律,获得微纳光纤微结构制备的有效工艺及参数;3) 试制几种有代表性的基于微结构的干涉型微纳光纤传感器样件,并通过各种传感实验验证。本项目的成功开展将形成完善的理论体系及若干关键技术,为基于微结构的干涉型微纳光纤传感器高性能化和实用化提供理论及关键技术支持。

中文关键词: 微纳光纤传感器;光纤微结构;微结构光纤传感;飞秒激光微加工;液体辅助

英文摘要: Microfiber optical sensors have attracted more and more attention in recent years because of their advantages of higher sensitivity, faster response, lower power consumption and better spatial resolution compared with the conventional optical fiber sensors. Recently, along with the increasing demands on optical fiber sensors with higher performances and versatilities, spatial miniaturization has been one of the current trends of optical fiber sensors, thus, further work is needed to improve the sensitivity and reduce the size of the sensing structure. The project proposes a novel method to improve the sensitivity and reduce the size of optical fiber sensors by creating a micro-structure in microfiber, and the key technical problem to be solved in the project is how to machine the micro-structure in microfiber with high quality and efficiency. Thus, the technology of femtosecond laser-induced liquid breakdown is employed to fabricate micro-structure in the microfiber. The project will conduct research on three key topics. 1) The proposal needs to study the theory and characteristics of micro-structure microfiber optical sensors, to establish the model of the system, and to analyze the relationship of all parameters. 2) The mechanism, characteristic and application of femtosecond laser micromachining in liquid are studied, meanwhile, the effective techniques and technical parameters can be achieved. 3) Several types of microfiber optical sensors will have been designed to verify this novel sensing method. The success of this project will establish the completed system and bring forward breakthrough to the essential technology, which will contribute to high performance and practical application of microfiber Mach-Zehnder interferometers based on micro-structures.

英文关键词: microfiber optical sensors;fiber optic micro-structure;microstructure-based optical fiber sensing;femtosecond laser micromachining;liquid-assisted

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