基于毛细管光纤的微粒操纵及传感应用

摘要

空芯光纤（HCF）是非线性光学、光纤传感和激光器等领域的强大载体，它包括空芯光子带隙光纤（PBF）、光子晶体光纤（PCF）、石英毛细管光纤（COF）以及多孔光纤（MHF）等。其中，由管状包层和空气孔组成的石英毛细管光纤具有特殊的空芯结构，使其在与其他特种光纤熔接后，可制备出一系列结构简单、灵敏度高、响应速度快的级联结构传感器件。近年来，随着光纤加工技术的进步，研究人员可以自由地设计具有更高精度和光学质量的复杂光纤形状。本文利用毛细管光纤作为新型光纤集成光子器件的载体平台，综述了其在光镊领域的应用，如类贝塞尔光束的产生、传输过程和微粒的捕获、旋转、分流等光操纵过程；分析了其在应用于传感领域时，基于法布里-珀罗干涉（FPI）、反谐振（AR）、马赫-曾德尔干涉（MZI）、多模干涉（MMI）和长周期光纤光栅（LPFG）等干涉机制所制得的高灵敏度传感器件的优势；总结和展望了基于毛细管光纤的光操纵器件和光传感器件在制备和应用方面的一般规律。

关键词

毛细管光纤 / 光纤传感 / 光纤光镊 / 光操纵 / 类贝塞尔光束

基金资助

广西自然科学基金（2022GXNSFFA035031）; 国家自然科学基金（62175044,12164010）