[发明专利]自发产生SPR效应的金属银填充光子晶体光纤及其制法

说明书

一种自发产生SPR效应的金属银填充光子晶体光纤及其制法，属于光纤智能通信技术领域。该光纤包括纤芯和包层，纤芯为实心石英玻璃棒，包层包括石英玻璃毛细管、空气孔和银丝，所述的纤芯的纵向四周设置有多层石英玻璃毛细管，在第二层石英玻璃毛细管中，其中一根石英玻璃毛细管的气孔设置银丝。其制法为：设计结构，排布结构和拉制光纤，制得的光纤可以自发的产生SPR效应。该方法可制作出不同空气孔结构和尺寸的自发产生SPR效应的光子晶体光纤，无需后续对光纤进行镀膜或填充，并且通过调整空气孔的直径、填充银丝直径、毛细管外径可使共振峰的位置可调，性能良好，同时还具有结构简单，制备方便，可调节等优点，可应用于多种光学元件的制作。

技术领域

本发明属于光纤智能通信技术领域，涉及光纤器件的制造，具体涉及一种自发产生SPR效应的金属银填充光子晶体光纤及其制法。

背景技术

1996年Knight,J.C.等人成功拉制出第一根折射率引导型光子晶体光纤后，光子晶体光纤进入了广大研究学者的视野，激发了巨大的研究热情，同时也为科研领域带来了新的发展方向。与传统光纤相比，光子晶体光纤的结构设计更为灵活，可以产生许多“奇异”的特性，如无截止的单模传输、损耗低、色散可控、非线性特性、高双折射特性等等，因此光子晶体光纤受到极大的重视，使其在通信领域、传感检测、以及光学器件的制备等领域有了广泛的应用。

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)是金属的表面等离子体激源被激发而产生的一种共振现象。早在1968年，奥托和克雷奇曼就各自报道了一种用玻璃棱镜可见光的耦合器激发表面等离子体激源的方法。这种方便的结构引起了广泛的关注，早期将SPR原理用于生物传感器的设计。随着研究的不断深入，越来越多的学者将SPR原理与光纤结构相结合，应用也越来越广泛，不仅应用于传感领域，在滤波器、分束器等光学器件的设计中也有所应用。2018年，Yong Wang等人在商用的光子晶体光纤光纤表面镀上一层几十纳米厚的银膜，利用PDMS材料实现温度传感。这种方法需要在光纤的表面再次进行修饰进而产生SPR效应。2007年，Alireza Hassani设计了光子晶体光纤结构，结合SPR效应提出了一种新型的传感器，并在理论上分析了该传感器的性能。虽然传感器的性能很好，但是这种光纤并没有制作出来。不仅在传感领域有所应用，2016年Guowen An等人利用光子晶体光纤与SPR原理的结合设计了一种光纤滤波器。

由此可以见得，光子晶体光纤光纤与SPR原理的结合有着广泛的应用，而且有着很好的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，免除复杂的金属膜制作工艺，提供一种自发产生SPR效应的金属银填充光子晶体光纤及其制法，该光纤可以自发的产生SPR效应。通过本发明的方法可以精确的制作出不同空气孔结构和尺寸的自发产生SPR效应的光子晶体光纤，不需要后续对光纤进行镀膜或填充，并且通过调整空气孔的直径、填充银丝直径、石英玻璃毛细管外径可以使共振峰的位置可调，性能良好，同时还具有结构简单，制备方便，可调节等优点，可以应用于传感器、滤波器、偏振器、分束器等光学元件的制作。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种自发产生SPR效应的金属银填充光子晶体光纤，为光纤包层结构，具体包括纤芯和包层，所述的纤芯为实心石英玻璃棒，所述的包层包括石英玻璃毛细管、空气孔和银丝，空气孔分为三种：

第一种：石英玻璃毛细管的气孔；

第二种：石英玻璃毛细管彼此之间间隔的缝隙；

第三种：石英玻璃毛细管和实心石英玻璃棒之间间隔的缝隙；

所述的纤芯的纵向四周设置有多层石英玻璃毛细管，在第二层石英玻璃毛细管中，其中一根石英玻璃毛细管的气孔设置银丝。

所述的空气孔可以使所述的包层的有效折射率低于纤芯，保证光在光纤纤芯中传播。