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利用微腔内联马赫-曾德尔干涉仪实现大肠杆菌活菌的无标记传感
摘要： 该论文首次报道了利用光纤中微腔内联马赫-曾德尔干涉仪实现选择性无标记生物传感的研究。传感结构通过飞秒激光微加工技术在单模光纤中制备而成。与此前仅研究微腔折射率变化灵敏度的同类方案不同，本研究通过对传感器进行化学表面处理来确保检测特异性。采用固定化的MS2噬菌体作为识别元件，可特异性靶向活的大肠杆菌C3000菌株。研究表明该传感器能实时监测微腔表面发生的生物现象。所开发的生物传感器展现出15,000 nm/RIU的超高空芯折射率灵敏度，可在低至皮升级的液相体积中检测出低至100菌落形成单位（CFU）/mL的活大肠杆菌浓度。
关键词： 无标记生物传感、大肠杆菌C3000菌株、折射率灵敏度、MS2噬菌体、飞秒激光微加工、光纤内联马赫-曾德尔干涉仪微腔、光纤
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用飞秒激光微加工技术制备大面积独立式太赫兹线栅偏振器
摘要： 高性能太赫兹偏振器作为操控太赫兹波的准光学器件，在太赫兹光谱与成像应用中具有重要需求。本研究采用飞秒激光微加工技术制备了具有两种增强线结构的自立式太赫兹线栅偏振器，该结构可减弱长自由金属丝的重力下垂效应与缠绕问题，从而实现大规模加工。通过时域有限差分（FDTD）方法模拟了增强线对偏振器的影响，并利用太赫兹时域光谱仪表征其性能，与商用线栅偏振器进行对比。计算透射率与FDTD结果高度吻合。采用非连续增强线结构的偏振器具有优于商用产品的偏振度和消光比。
关键词： 时域太赫兹光谱、太赫兹、飞秒激光微加工、线栅偏振器
更新于2025-09-23 15:21:01
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飞秒激光微纳增减材加工：实现高通道密度硅基中介层用于多芯光纤与硅光子封装
摘要： 过去十年间，飞秒激光在先进制造系统中的应用取得了重大进展，为透明材料的非接触式加工开辟了新途径。研究表明，现已能实现多种增材与减材工艺，以微纳级精度灵活构建此类材料的二维和三维结构。本文通过优化并扩展这些技术，展示了高密度光子封装组件三维写入的潜力，重点解决了光纤与硅光芯片（用于电信和数据中心）高效连接的关键瓶颈问题。研究采用熔融石英八十四通道中介层，实现了多芯光纤（MCF）与硅光芯片的高密度边缘耦合。通过飞秒激光辐照结合化学蚀刻（FLICE）技术开制备对准插槽，使多芯光纤位置能快速精准锁定，从而与中介层内激光写入的光波导实现高效耦合。三维波导扇出设计在低损耗、模式匹配、高通道密度、紧凑尺寸和低串扰之间实现了理想平衡。这些三维增材与减材工艺展现了更高集成度、快速光子组装与封装微光学组件的潜力，可应用于电信互连领域，并有望拓展至集成生物光子芯片或微型显示器等更广泛场景。
关键词： 多芯光纤、波导扇出、硅光互连中介层、空分复用、光纤插座、飞秒激光微加工、光子封装
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于绝热光纤锥体飞秒激光微加工的布拉格光栅法布里-珀罗结构研究
摘要： 本文介绍了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的法布里-珀罗（FP）结构（总长7毫米）在绝热光纤锥中的制备过程，研究了其应变和温度特性，并与标准聚酰亚胺涂层FBG传感器的传感性能进行了对比。首先对该结构进行仿真模拟，随后制备出外径缩减至70微米（纤芯直径4.7微米）的绝热光纤锥。接着采用红外飞秒激光（fs-激光）微加工技术，逐点直接刻写由两个间距微小的相同均匀FBG组成的传感结构。最后对所制传感器和FBG在分别高达3400微应变和225摄氏度的范围内进行应变与温度特性测试并对比：所制传感器获得更高的应变灵敏度（2.32皮米/微应变），优于FBG的0.73皮米/微应变；而两者对温度的灵敏度相近（8.85皮米/摄氏度）。此类传感器适用于需要精确应变检测的连续健康监测等潜在应用场景。
关键词： 法布里-珀罗、微光纤传感器结构、直接写入、结构健康监测传感器、逐点制造、飞秒激光微加工、恶劣环境光纤传感器
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于气体中高次谐波产生的玻璃微芯片飞秒激光微加工
摘要： 我们报道了飞秒激光微加工技术在制备用于气体高次谐波产生的复杂玻璃微器件中的应用。飞秒激光微加工的三维加工能力和极高灵活性使我们能够精确控制微米级相互作用通道内的气体密度。与传统气体射流中的谐波产生相比，该器件显著提高了谐波产生效率。我们提出了不同芯片几何结构，通过控制相互作用通道内的气体密度和驱动场强度来实现谐波产生过程中的准相位匹配条件。我们认为这些玻璃微器件将为未来高次谐波产生光束线的微型化铺平道路。
关键词： 飞秒激光微加工、阿秒科学、高次谐波产生、拉瓦尔气体微喷嘴
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过反应气体辅助激光纹理化实现钛的圆锥形微结构加工
摘要： 飞秒激光微加工是在各种材料上精确制备目标表面的一种重要且灵活的方法。在钛材料上，激光结构化过程高度依赖于激光参数。例如，增加脉冲宽度和重复频率会促进熔融过程而非烧蚀和微结构化。我们报道了以0.75皮秒激光脉冲对纯钛及常用合金Ti-6Al-4V进行激光结构化时，添加活性卤素（碘、溴、氯）及卤代烃添加剂的研究。通过选择不同卤素，可以控制仅改变化学成分或仅调整表面微观结构。研究发现溴在常规条件（空气、常压）下能有效生成基于微柱的均匀微观结构。采用热发射红外摄影、扫描电子显微镜、能谱分析、反射式紫外/可见光谱及接触角测量等方法对所得表面进行了表征。经溴/空气处理的钛表面呈现超亲水性，热发射率显著提高且具有高吸收特性（"黑金属"效应）。
关键词： 超亲水性、活性卤素、吸收率、钛、飞秒激光微加工、微结构化、热发射率
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于飞秒激光打印的聚合物纳米光纤布拉格光栅的高速全光调制器
摘要： 高速信息处理系统中的片上光调制器已被多数研究者广泛研究，但与光纤系统的连接仍存在困难?；诠庀说墓獾髦破魇墙饩稣庖晃侍獾牧己梅桨浮９庀瞬祭窆庹ひ蚱湎咝晕露认煊?、窄带宽和紧凑结构，在用作光调制器方面具有良好潜力。本文基于飞秒激光打印的聚合物纳米光纤布拉格光栅，实现了一种新型光纤集成全光调制器。该器件展现出176纳秒的快速时间响应和-45.43皮米/毫瓦的良好线性调制特性，其稳定性也得到了研究。本研究首次利用布拉格共振实现光纤集成全光调制器，为多功能光纤实验室器件的实现铺平了道路。
关键词： 聚合物纤维、全光调制器、光纤布拉格光栅、飞秒激光微加工、多光子聚合
更新于2025-09-12 10:27:22
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铝硼硅酸盐玻璃中的飞秒激光写入光流体器件
摘要： 飞秒激光辐照后化学蚀刻（FLICE）技术是玻璃三维微流控结构原型制作的有效方法。采用同一飞秒激光直接刻写光波导，可快速制备适用于化学或生物应用的微流控光子器件。然而事实上，FLICE技术最有效的基底材料（如熔融石英）并非高对比度光波导激光刻写的理想选择，这限制了该技术的应用潜力。本研究证明FLICE技术同样适用于商用铝硼硅酸盐玻璃——近期研究已在该材料中实现复杂且低损耗的光子电路。我们不仅优化辐照参数以获得高深宽比的中空结构，还探究了蚀刻动力学过程及蚀刻区域的微观形貌。作为技术验证，我们制备出包含微通道与两条交叉光波导的微流控光子器件。
关键词： 硼硅酸盐玻璃，微流控技术，飞秒激光微加工
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于磁场传感的法布里-珀罗干涉仪飞秒激光微加工
摘要： 飞秒激光微加工是一种高精度制造技术，可根据光与物质相互作用的特性构建新型三维结构。在熔融石英材料中，这种加工能产生两种效应：(i) 焦点区域周围折射率升高，从而形成光学电路；(ii) 激光作用区的刻蚀速率相对于原始材料显著提升，通过选择性各向异性刻蚀反应实现微流控系统制备。本研究将这两种效应结合，在熔融石英芯片上单片集成波导与微流通道，制造出法布里-珀罗干涉仪。当微通道填充折射率随外磁场变化的磁流体时，该器件可作为磁场传感器使用。在5.0±0.5至33.0±0.5 mT磁场范围（磁场方向平行于光传播方向）内，测得线性灵敏度为-0.12 nm/mT。
关键词： 磁场传感、光流控传感器、飞秒激光微加工、磁流体、法布里-珀罗干涉仪
更新于2025-09-11 14:15:04
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利用双腔法布里-珀罗传感器实现温度与压力的同步测量
摘要： 提出并实验验证了一种用于同时测量温度和压力的光纤双腔法布里-珀罗干涉传感器的方案。该传感器级联了光纤本征法布里-珀罗干涉仪(IFPI)和外差法布里-珀罗干涉仪(EFPI)，其中IFPI作为温度传感器，EFPI作为压力传感器。该压力传感器采用无膜片结构，可在高温下稳定工作。通过基于快速傅里叶变换的白光干涉法和峰峰值法，同步解调两个光程差。实验结果表明：在40-1100°C温度范围内，该传感器温度灵敏度为29.63 nm/°C；在室温0-10 MPa压力范围内，压力灵敏度为1465.8 nm/MPa。
关键词： 压力测量、飞秒激光微加工、光纤传感器、法布里-珀罗干涉仪、温度测量
更新于2025-09-04 15:30:14