[发明专利]微纳结构D形光纤及制备方法与应用

权利要求书

1.微纳结构D形光纤，其特征是所述D形光纤为一种横截面形状为字母D型，即光纤一侧为圆形面，光纤另一侧为平面或接近平面，纤芯到光纤圆形面一侧的距离（半径r）为50~200微米，平面到纤芯的距离d为5~15微米；D平面上设有凹凸图案结构，凹凸图案结构是周期0.2~15um、线宽100~1000nm、深度100~400nm的一维阵列或二维网格阵列；该光纤平面一侧有强的消逝场，易受到表面结构特征和材料性质的调控。

2.根据权利要求1所述的微纳结构D形光纤，其特征是微纳结构D形光纤为金属线栅结构的D形光纤偏振器。

3.一种实现微纳结构D形光纤制备的方法，其特征在于，包括如下步骤：

①在D形光纤的D平面上设置压印胶；

②将具有微米纳米尺寸凹凸图案结构的模板的凹凸结构均匀压入光纤平面上处于液态或粘弹态的压印胶内，然后固化压印胶，剥离模板，将微纳结构转移至压印胶上；

③刻蚀：用反应离子束刻蚀带有微纳凹凸图案结构的压印胶，去除凹槽处的压印胶；并可进一步刻蚀或湿法腐蚀将结构转移至光纤；得到D形光纤D平面上具有与模板结构互补的微纳结构；

④洗脱：溶剂洗脱去除光纤平面凸起结构上残留的压印胶。

4.如权利要求3所述的一种实现微纳结构D形光纤制备的方法，其特征在于，所述压印胶依据固化方式选用热塑型压印胶和紫外固化型压印胶；热固化压印胶为升温熔融或变为粘弹性，降温后能够固化保持形状的热塑性聚合物材料中的任意一种或者几种的混合物及与其它添加剂材料组成的混合物；紫外固化压印胶前体为液态或粘弹态，紫外或可见光可引发交联固化，进而保持特定形貌的聚合物中的任意一种或者几种的混合物及其与其它添加剂材料共混组成的混合物。

5.如权利要求3所述的一种实现微纳结构D形光纤制备的方法，其特征在于，所述模板包括硬质模板和软模板，模板雕刻有纳米或微米级尺寸的凹凸图案。硬质模板材料特征在于模板材料质地坚硬，在压印加压过程中，模板能够保持其形状不变。软模板质地柔软具有弹性，在加压过程中整体发生形变以获得与D形光纤平面的更好贴合，但是微结构在转移过程中不受明显影响。

6.如权利要求3所述的一种实现微纳结构D形光纤制备的方法，其特征在于，图形复制包括压印、固化、退模等过程；压印过程中保持体系压强在0~150bar范围，温度在10~300℃，使压印胶在压印过程中保持液态或粘弹态，保持该压力温度条件1秒~200分钟，实现图形的充分转移；固化过程依据所用压印胶类型可采用降温固化和紫外或可见光照固化，降温固化维持压力条件，控制系统温度降至压印胶玻璃化转化温度以下1~100℃，等待0~100分钟，实现体系固化，紫外或可见光照固化维持压力条件，以一光功率为0.01~1000mW/cm2的紫外或可见光光源照射压印胶1秒~200分钟，实现体系固化；退模过程为利用外力使模板与压印胶分离的过程。

7.微纳结构D形光纤在光通信、光纤传感、集成光学等领域的应用。