基于双光子聚合3D打印的光纤法珀微波导腔制备及传感特性研究

Abstract

将光纤法布里-珀罗(法珀)微腔与微波导相结合,提出一种光纤法珀微波导腔高灵敏度折射率传感器。光纤法珀微腔可以将光场限制在微米量级的区域内,并对腔内的微波导结构起支撑保护作用;微波导在保证结构良好导光能力的同时,基于其强倏逝场特性,进一步提升整体结构的折射率灵敏度。此外,基于飞秒激光双光子聚合高精度3D打印技术,可实现波导直径仅为2 μm的光纤法珀微波导腔,并保证良好的制备重复性。实验结果表明:随着光纤法珀微波导腔传感器腔内液体折射率的增加,传感器的干涉光谱发生蓝移,在1.3346~1.3764折射率范围内灵敏度可达525.81 nm/RIU,与仿真获得折射率灵敏度(555.14 nm/RIU)结果接近;该传感器还展现了优良的线性响应特性,线性拟合系数可达0.9948;相比于传统无微波导的光纤法珀微腔结构,干涉光谱峰值提升了8.2 dB,折射率灵敏度提升了近4倍。