CN103596894A - 具槽光纤及采用其的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有至少一个狭槽的光纤。所述光纤可用在例如各种传感应用中。在一些实施方式中，所述光纤的垂直于纵轴的横截面的最大尺寸小于或等于约4μm，所述狭槽的宽度为约5nm～约500nm且深度为至少约10nm。本文还公开了使用所述光纤的方法和包括所述光纤的装置。

Description

具槽光纤及采用其的方法和装置
技术领域
光纤可用于传感环境介质的变化。光学传感器一直用于测定或检测诸如温度、压力、声音和折射率等各种参数的变化。光学传感器也可用于检测介质中分析物的存在与否。在许多情况中，光沿着布置在环境中的光学波导体传播时，通过监测其透射(或反射)光谱来检测上述特性。一些光纤用作倏逝传感器，其基于由于倏逝地渗透到周围的环境介质中的光学模式所致而通过光学波导体传播的光的变化的检测。
发明内容
前文的概述仅是说明性的，并非意在进行任何限制。除了上述的说明性的方面、实施方式和特征之外，其他的方面、实施方式和特征将通过参考附图和下面的详细说明而变得清楚。
本文公开的一些实施方式包括一种光纤，所述光纤包括第一部分、第二部分和设置在第一部分和第二部分之间的至少一个狭槽，所述狭槽沿着光纤的纵轴延伸。在一些实施方式中，所述光纤的与纵轴垂直的横截面的最大尺寸为小于或等于约4μm。在一些实施方式中，所述狭槽的宽度为约5nm～约500nm，且深度为至少约10nm。
在一些实施方式中，所述光纤包括沿着光纤的纵轴延伸并且与光纤的第一部分相邻的第一表面。在一些实施方式中，所述光纤包括沿着光纤的纵轴延伸并且与光纤的第二部分相邻的第二表面。在一些实施方式中，所述第一表面大体上为平面。在一些实施方式中，所述第二表面大体上为平面。
在一些实施方式中，所述第一表面沿着与所述纵轴垂直的轴由光纤的外表面延伸至光纤的内部区域。在一些实施方式中，所述第二表面沿着与所述纵轴垂直的轴由光纤的外表面延伸至光纤的内部区域。在一些实施方式中，所述第一表面和所述第二表面大体上是平行的。
在一些实施方式中，所述狭槽包括在所述第一表面和所述第二表面之间延伸的第三表面。在一些实施方式中，所述第三表面大体上为平面。
在一些实施方式中，所述第一表面和所述第三表面形成约30°～约150°的第一角度。在一些实施方式中，所述第一角度为约90°。在一些实施方式中，所述第二表面和第三表面形成约30°～约150°的第二角度。在一些实施方式中，所述第二角度为约90°。
在一些实施方式中，所述第一表面和所述第二表面相交形成顶点。在一些实施方式中，所述第一表面和所述第二表面形成约15°～约120°的角。在一些实施方式中，所述顶点沿着将光纤一分为二的平面设置。在一些实施方式中，所述顶点位于光纤的中心轴附近。
在一些实施方式中，光维的中心轴至少部分地设置在所述狭槽内。在一些实施方式中，所述光纤具有沿着光纤的纵轴的近似镜像的平面。
在一些实施方式中，所述狭槽的长度为至少约50μm。在一些实施方式中，所述光纤的长度大于所述狭槽的长度。在一些实施方式中，所述光纤的长度为至少约50μm。
在一些实施方式中，所述光纤包括第三部分和设置在第二部分和第三部分之间的第二狭槽。在一些实施方式，所述第二狭槽的宽度为约5nm～约500nm，深度为至少约10nm。在一些实施方式中，所述狭槽的宽度与所述第二狭槽的宽度大致相同。
在一些实施方式中，所述狭槽的宽度与所述第二狭槽的宽度不同。在一些实施方式中，所述狭槽的深度与所述第二狭槽的深度大致相同。在一些实施方式中，所述狭槽的深度与所述第二狭槽的深度不同。
在一些实施方式中，所述光纤包括三个或多于三个狭槽。
在一些实施方式中，所述光纤包含聚合物、硅、二氧化硅或其组合。
在一些实施方式中，所述光纤在波长为1550nm时的衰减系数为约2dB/km以下。
在一些实施方式中，所述光纤包括多个设置在所述光纤外表面上的光栅。在一些实施方式中，所述光栅沿着光纤的纵轴以重复的间隔而被间隔开。
本文公开的一些实施方式包括一种用于传感介质特性的方法，所述方法包括：提供设置来与介质相邻的光纤；使光通过光纤由光纤的第一末端向光纤的第二末端传输；和测定来自光纤的光的至少一种特性。在一些实施方式中，所述光纤包括：第一部分、第二部分和设置在第一部分和第二部分之间的至少一个狭槽。在一些实施方式中，所述狭槽沿着光纤的纵轴延伸。在一些实施方式中，光纤的垂直于纵轴的横截面的最大尺寸为小于或等于约4μm。在一些实施方式中，所述狭槽的宽度为约5nm～约500nm。在一些实施方式中，所述狭槽的深度为至少约10nm。
在一些实施方式中，来自光纤的光的至少一种特性是强度、相位或偏振。在一些实施方式中，所述方法包括使来自光纤的光的至少一种特性与介质的至少一种特性相关联。在一些实施方式中，所述方法包括使来自光纤的光的至少一种特性的变化与所述介质的至少一种特性的变化相关联。
在一些实施方式中，所述介质的至少一种特性是温度、压力、张力、折射率或介质中的至少一种成分的浓度。
本文公开的一些实施方式包括传感装置。在某些实施方式中，所述装置包括：光源；光纤，所述光纤被构造为在第一末端接收来自光源的至少一部分光并将所述光传输至第二末端；和光检测器，所述光检测器被构造为接收来自光纤的第二末端的至少一部分光并测定来自光纤的所述光的至少一种特性。在一些实施方式中，所述光纤包括：第一部分、第二部分和设置在第一部分和第二部分之间的至少一个狭槽。在一些实施方式中，所述狭槽沿着光纤的纵轴延伸。在一些实施方式中，所述光纤的垂直于纵轴的横截面的最大尺寸为小于或等于约4μm。在一些实施方式中，所述狭槽的宽度为约5nm～约500nm。在一些实施方式中，所述狭槽的深度为至少约10nm。
在一些实施方式中，来自光纤的光的至少一种特性是强度、相位或偏振。
在一些实施方式中，所述传感装置包括被构造为使光在通过光纤进行传输之前偏振的偏振器。
在一些实施方式中，所述传感装置包括被构造为将来自光源的光分成两束或多于两束的分路器，其中，至少一束被构造为不通过光纤传输。
在一些实施方式中，所述传感装置包括与所述光检测器耦合的处理器，所述处理器被构造为接收对应于来自光纤的光的至少一种特性的信号。在一些实施方式中，所述处理器被构造为使来自光纤的光的至少一种特性与邻接于所述光纤的所述介质的至少一种特性相关联。在一些实施方式中，所述处理器与所述光源耦合，并且被构造为发送和/或接收对应于来自光纤的光的至少一种特性的信号。
附图说明
根据结合附图的以下描述和所附权利要求，本公开的上述以及其它的特征将变得更加清楚。理解到这些附图仅描述了根据本公开的一些实施方式，并不被认为是限制其范围，将通过使用附图用更多特征和细节来描述本公开。
图1A～C分别显示了本申请范围内的光纤的说明性实施方式的顶视图、透视图和截面图(不按照比例)。
图2是具有包括两个表面的狭槽的光纤的说明性实施方式的截面图(不按照比例)。
图3是具有包括曲面的狭槽的光纤的说明性实施方式的截面图(不按照比例)。
图4是具有两个狭槽的光纤的说明性实施方式的截面图(不按照比例)。
图5是在相对侧具有两个狭槽的光纤的说明性实施方式的截面图(不按照比例)。
图6是具有四个狭槽且四重旋转对称的光纤的说明性实施方式的截面图(不按照比例)。
图7是显示各种具槽光纤的双折射对光纤的半径的图示。所述光纤内的狭槽固定为50nm或100nm，且狭槽的深度等于光纤的半径或者为光纤半径的一半。
图8是显示光纤的灵敏度相对于光纤的半径的图示。各光纤内的狭槽的深度大致等于光纤的直径。
图9是显示在x偏振模式和y偏振模式下在不同半径处的具槽光纤(SOF)的灵敏度与非具槽光纤(NSOF)的灵敏度的比例的图示。
具体实施方式
在如下的详细描述中参照了附图，附图构成说明书的一部分。在附图中，类似的附图标记通常表示类似部件，除非上下文有相反的说明。在详细的说明书、附图和权利要求中描述的例示性实施方式并非是限制性的。在不背离本文提出的主题的主旨或者范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。容易理解的是如这里总体描述并且在附图中例示的，本公开的多个方面可以按各种不同构成形式进行排列、替换、组合和设计，所有这些不同构成形式在这里是明确想得到的并且构成了本公开的一部分。
本文公开了一种光纤，所述光纤包括沿着光纤的纵轴延伸的至少一个狭槽。所述光纤例如可具有小于或等于约2μm的半径。所述狭槽例如可具有约5nm～约500nm的宽度和至少约10nm的深度。在一些实施方式中，所述光纤可产生倏逝场(evanescentfield)以用于改进对介质的一种或多种特性的传感。在一些实施方式中，所述光纤可产生较大的双折射以改进对介质的一种或多种特性的传感。
具槽微纤维
此处公开的一些实施方式包括具有一个或多个狭槽的光纤。图1A显示了本申请范围内的光纤的一个实例的顶视图。光纤100包括沿着光纤100的纵轴(例如，如图1A中所示，沿着x轴)延伸的狭槽110。光纤100沿纵轴的长度可为L1。狭槽110可具有沿纵轴延伸的长度L2。狭槽110还可具有垂直于纵轴(例如，如图1A中所示沿y轴)延伸的宽度W。沿光纤100的纵轴的具槽部分(slotted portion)112包括狭槽110，而光纤100的第一非具槽部分114a和第二非具槽部分114b不包括狭槽110。图1B显示了具有狭槽110的光纤100的透视图。
图1C显示了在光纤100的中点附近且垂直于光纤100的纵轴的截面图。光纤100可具有圆形截面，半径为R。狭槽110可具有同时垂直于纵轴和宽度W(例如，沿图1C中所示的z轴)延伸的深度d。在光纤100的第一部分120和第二部分130之间布置狭槽110。狭槽110可包括第一表面140、第二表面150和第三表面160，各表面沿光纤100的纵向延伸。第一表面140和第三表面160可在第一顶点170相交以形成角θ1，第二表面150和第三表面160可在第二顶点180相交以形成角θ2。第一表面140由光纤100的外表面190延伸至第一顶点170，而第二表面150由光纤100的外表面190延伸至第二顶点180。
光纤(例如，图1A～C中所示的光纤100)的形状和尺寸不做具体限定，例如可基于所需的传感器构造选择。例如，光纤的长度(例如，图1A～C中所示的光纤100的长度L1)可随着传感器的所需灵敏度等各种因素的不同而改变。光纤的长度一般为任意长度，例如，至少约50μm；至少约75μm；至少约100μm；至少约250μm；或至少约500μm。光纤的长度也可以例如为小于或等于约1m；小于或等于约10cm；小于或等于约1cm；小于或等于约5mm；小于或等于约1mm；或小于或等于约500μm。在一些实施方式中，光纤可具有至少约50μm的长度。在一些实施方式中，光纤可具有约50μm～约1m的长度。
如本文使用的“非具槽截面”指的是光纤的与纵轴垂直的且不包括狭槽的截面(如图1A～B中的第一非具槽部分114a和第二非具槽部分114b所示)。非具槽截面可具有各种形状，对其不做具体限定。例如，非具槽截面可以为圆形、椭圆形、多边形等。在一些实施方式中，截面为圆形。在一些实施方式中，非具槽截面为椭圆形。在一些实施方式中，非具槽截面为具有三条边以上(例如，3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或更多条边)的多边形。在一些实施方式中，非具槽截面可以包括两重、三重、四重、五重、六重以上的旋转对称。
非具槽截面的最大尺寸与非具槽截面的最小尺寸之比可以为例如至少约1:1；至少约1.2:1；至少约1.3:1；至少约1.5:1；或至少约2:1。截面的最大尺寸与截面的最小尺寸之比也可以例如为小于或等于约5:1；小于或等于约3:1；小于或等于约2:1；小于或等于约1.5:1；小于或等于约1.3:1；或小于或等于约1.1:1。在一些实施方式中，截面的最大尺寸与截面的最小尺寸之比为约1:1～约5:1。在一些实施方式中，截面的最大尺寸与截面的最小尺寸之比为约1:1。
也可以改变光纤的非具槽截面的最大尺寸。光纤的非具槽截面的最大尺寸例如可以为小于或等于约4μm；小于或等于约3.5μm；小于或等于约3μm；小于或等于约2.5μm；小于或等于约2μm；小于或等于约1.5μm；或小于或等于约1μm。光纤的非具槽截面的最大尺寸例如可以为至少约50nm；至少约100nm；至少约250nm；至少约500nm；至少约800nm；至少约1μm；至少约1.5μm；或至少约2μm。在一些实施方式中，光纤的非具槽截面的最大尺寸为小于或等于约4μm。在一些实施方式中，光纤的非具槽截面的最大尺寸为约50nm～约4μm。
在一些实施方式中，非具槽截面在不具有狭槽的部分中沿纵轴可以大致相同。例如，非狭槽截面可为圆形，其沿着光纤的长度具有恒定的半径(例如，约1μm的半径)。在一些实施方式中，非具槽截面的最大尺寸(或直径)沿光纤可具有比非具槽截面的最大尺寸的平均值小于约25%的偏差(或小于约10%的偏差)。在一些实施方式中，非具槽截面的面积沿光纤的非狭槽截面可以为大致相同。例如，非具槽截面的面积沿光纤可具有比非狭槽截面的面积的平均值小于约25%的偏差(或小于约10%的偏差)。
此处使用的“具槽截面”指的是光纤的与纵轴垂直的且包括狭槽的截面(如图1A～B中的具槽部分112所示)。对具槽截面的形状也不做具体限定。在一些实施方式中，具槽截面的形状对应于非具槽截面的形状。也就是说，具槽截面与非具槽截面的形状差异是由于狭槽导致。作为一个实例，非具槽截面可具有圆形截面，直径为约2μm，具槽截面可以为具有2μm直径的圆，并在圆内形成狭槽。在一些实施方式中，具槽截面可在圆、椭圆、多边形等中形成狭槽。在一些实施方式中，具槽截面具有形成为圆形的狭槽。在一些实施方式中，截面具有形成为椭圆的狭槽。在一些实施方式中，截面具有形成为具有三条边以上(例如，3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或更多条边)的多边形的狭槽。在一些实施方式中，具槽截面可以包括两重、三重、四重、五重、六重以上的旋转对称。
也可以改变光纤的具槽截面的最大尺寸。光纤的具槽截面的最大尺寸例如可以为小于或等于约4μm；小于或等于约3.5μm；小于或等于约3μm；小于或等于约2.5μm；小于或等于约2μm；小于或等于约1.5μm；或小于或等于约1μm。光纤的具槽截面的最大尺寸例如可以为至少约50nm；至少约100nm；至少约250nm；至少约500nm；至少约800nm；至少约1μm；至少约1.5μm；或至少约2μm。在一些实施方式中，光纤的具槽截面的最大尺寸为小于或等于约4μm。在一些实施方式中，光纤的具槽截面的最大尺寸为约50nm～约4μm。在一些实施方式中，具槽截面的最大尺寸与非具槽截面的最大尺寸大致相同。
除非另有明确限定，此处使用的光纤的“半径”是光纤截面的最大尺寸的一半。作为一个实例，截面可以为最大尺寸为约3μm的圆，因此具有约1.5μm的半径.
设置在光纤内的狭槽的形状不做具体限定，可以依据光纤所需性质的不同而变化。在一些实施方式中，形状和尺寸对于充当用于光的波导体(waveguide)的狭槽是有效的。狭槽的形状例如可以由一个或多个表面(例如，一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个表面)所限定，所述表面均沿光纤的纵轴延伸。
所述一个或多个表面可以为平面、曲面或其组合。在一些实施方式中，狭槽由两个以上的平面界定。在一些实施方式中，狭槽包括由光纤的外表面延伸至光纤的内部区域的第一表面。在一些实施方式中，狭槽包括由光纤的外表面延伸至光纤的内部区域的第二表面。
在一些实施方式中，狭槽包括至少两个表面。在一些实施方式中，第一表面和第二表面在顶点相交。在一些实施方式中，第一表面和第二表面形成约12°～约120°的角。第一表面与第二表面之间的角度的非限制性实例包括约12°、约30°、约60°、约90°、约120°，或这些值的任何两个之间的范围。
图2是具有包括两个表面的狭槽的光纤的一个实例。光纤200具有狭槽210，其包括在顶点240相交以形成角θ的第一表面220和第二表面230。第一表面220和第二表面230均沿着光纤200的纵轴(例如，沿如图2所示的x轴)延伸。第一表面220由光纤200的外表面235延伸至顶点240，而第二表面230则沿光纤200的外表面235延伸至顶点240。狭槽210也布置在第一部分250和第二部分260之间。狭槽210可具有同时垂直于纵轴和宽度W(例如，沿图2中所示z轴)延伸的深度d。在一些实施方式中，角θ可以为12°～约120°。角θ的非限制性实例包括约12°、约30°、约60°、约90°、约120°，或这些值的任何两个之间的范围。
在一些实施方式中，狭槽包括与第一表面形成顶点的第三表面。第一表面和第三表面例如可以形成约30°～约150°的角。第一表面与第三表面之间形成的角的其他非限制性实例包括约30°、约60°、约90°、约120°、约150°或这些值的任何两个之间的范围。在一些实施方式中，第三表面与第二表面形成顶点。第二表面和第三表面例如可以形成约30°～约150°的角。第二表面与第三表面之间形成的角的其他非限制性实例包括约30°、约60°、约90°、约120°、约150°或这些值的任何两个之间的范围。在一些实施方式中，第一表面和第三表面之间的角与第二表面和第三表面之间的角大致相同。在一些实施方式中，第一表面和第二表面一般是平行的。
参考图1A～C，光纤100是具有三个表面的光纤的一个实例。狭槽110包括三个表面：第一表面140、第二表面150和第三表面160。第一表面140和第三表面160在第一顶点170相交以形成角θ1，第二表面150和第三表面160可在第二顶点180相交以形成角θ2。在一些实施方式中，角θ1可以为约30°～约150°。角θ1的非限制性实例包括约30°、约60°、约90°、约120°、约150°或这些值的任何两个之间的范围。在一些实施方式中，角θ2可以为约30°～约150°。角θ2的非限制性实例包括约30°、约60°、约90°、约120°、约150°或这些值的任何两个之间的范围。在一些实施方式中，θ1和θ2为大致相同或相同。例如，θ1和θ2可以同时为约90°。
在一些实施方式中，狭槽由一个或多个曲面界定。在一些实施方式中，一个或多个曲面可由光纤的外表面延伸至光纤的内部区域。在一些实施方式中，狭槽包括一个曲面，该曲面由光纤的外表面上的第一位点延伸至光纤的外表面上的第二位点以形成狭槽。
图3是具有包括曲面的狭槽的光纤的一个实例。光纤300具有狭槽310，所述狭槽包括界定狭槽310并沿光纤300的纵轴延伸(例如，沿图3中所示x轴)的“U”形表面320。狭槽310也布置在第一部分330和第二部分340之间。“U”形表面320也在光纤300的外表面350上的两个位点之间延伸。狭槽310可具有同时垂直于纵轴和宽度“W”(例如，沿图3中所示z轴)延伸的深度“d”。尽管图3显示了具有曲面的狭槽的一个实例，不过许多其他曲面也是可能的，并且也在本申请的范围之内。
可以改变狭槽的深度(例如，图1C中所示的深度d)以改变光纤的性质。不受任何具体理论的约束，据认为，增大深度能够增强光学双折射和倏逝场。例如，所述深度可以为至少约10nm；至少约50nm；至少约100nm；至少约250nm；至少约500nm；至少约750nm；至少约1μm；至少约1.5μm；至少约2μm；至少约2.5μm；至少约3μm；或至少约3μm。所述深度例如小于或等于约4μm；小于或等于约3.5μm；小于或等于约3μm；小于或等于约2.5μm；小于或等于约2μm；小于或等于约1.5μm；或小于或等于约1μm。在一些实施方式中，所述深度为约10nm～约4nm。
所述深度也可以相对于光纤截面的最大尺寸(或直径)来构造。作为一个实例，光纤可具有2μm的直径和深度为1μm的狭槽。因此，深度为光纤截面的最大尺寸的50%。例如，所述深度可以为最大尺寸的至少约1%；最大尺寸的至少约10%；最大尺寸的至少约20%；最大尺寸的至少约30%；最大尺寸的至少约40%；最大尺寸的至少约50%；最大尺寸的至少约60%；最大尺寸的至少约70%。深度也可以例如为小于或等于最大尺寸的约99%；小于或等于最大尺寸的约90%；小于或等于最大尺寸的约80%；小于或等于最大尺寸的约70%；小于或等于最大尺寸的约60%；小于或等于最大尺寸的约50%。在一些实施方式中，深度为光纤截面最大尺寸的约1%～约99%。在一些实施方式中，深度小于光纤截面的最大尺寸。
也可以改变狭槽的宽度(例如，图1C中所示的宽度W)以改变光纤的性质。不受任何具体理论的约束，据认为，调节宽度能够增强光学双折射和倏逝场。例如，所述可以为至少约5nm；至少约10nm；至少约25nm；至少约50nm；至少约100nm；至少约200nm；至少约250nm；至少约300nm；或至少约400nm。宽度例如可以为小于或等于约500nm；小于或等于约450nm；小于或等于约400nm；小于或等于约300nm；小于或等于约250nm；小于或等于约200nm或小于或等于约100nm。在一些实施方式中，宽度为约5nm～约500nm。
所述宽度也可以相对于光纤截面的最大尺寸(或直径)来构造。作为一个实例，光纤可具有2μm的直径和宽度为500nm的狭槽。宽度为光纤截面的最大尺寸的25%。所述宽度例如可以为最大尺寸的至少约0.1%；最大尺寸的至少约0.5%；最大尺寸的至少约1%；最大尺寸的至少约5%；最大尺寸的至少约10%；最大尺寸的至少约15%；最大尺寸的至少约20%；或最大尺寸的至少约25%。宽度例如为小于或等于最大尺寸的约99%；小于或等于最大尺寸的约90%；小于或等于最大尺寸的约70%；小于或等于最大尺寸的约50%；小于或等于最大尺寸的约40%；或小于或等于最大尺寸的约30%。在一些实施方式中，宽度为光纤截面的最大尺寸的约1%～99%。在一些实施方式中，宽度小于光纤截面的最大尺寸。
宽度也可以相对于狭槽的深度来构造。作为一个实例，狭槽具有100nm的宽度和500nm的深度；因此，宽度是深度的20%。宽度例如可以为深度的至少约1%；深度的至少约10%；深度的至少约20%；深度的至少约30%；深度的至少约40%；深度的至少约50%；深度的至少约60%；深度的至少约70%。宽度也可以例如为小于或等于深度的约99%；小于或等于深度的约90%；小于或等于深度的约80%；小于或等于深度的约70%；小于或等于深度的约60%；或小于或等于深度的约50%。在一些实施方式中，宽度为狭槽深度的约1%～约99%。在一些实施方式中，宽度小于狭槽的深度。
对狭槽的长度不做具体限定，可以为不超过光纤长度的任何值。狭槽的长度例如可以为至少约50μm；至少约100μm；至少约150μm；至少约200μm；至少约250μm；至少约300μm；或至少约1mm。狭槽的长度例如可以为小于或等于约1m；小于或等于约50cm；小于或等于约10cm；小于或等于约1cm；小于或等于约5mm；小于或等于约1mm；或500μm。在一些实施方式中，狭槽的长度为约50μm～约1m。在一些实施方式中，狭槽的长度小于光纤的长度。
在一些实施方式中，狭槽的形状和尺寸沿狭槽的长度可以大致相同。例如，狭槽可以如图1A～C中所示构造，其中宽度、深度、θ1和θ2沿狭槽的长度(例如，图1A～B中所示沿光纤100的长度L2)均为恒定。在一些实施方式中，狭槽的垂直于光纤纵轴的截面积沿狭槽的长度可以为大致相同。例如，狭槽的垂直于光纤纵轴的截面积沿其长度可具有比狭槽的截面面积的平均值小于约25%的偏差(或小于约10%的偏差)。在一些实施方式中，光纤的具槽截面的面积沿狭槽的长度可以为大致相同。例如，具槽截面的面积沿狭槽的长度可具有比具槽截面的平均面积小于约25%的偏差(或小于约10%的偏差)。
对光纤中狭槽的相对位置不做具体限定。在一些实施方式中，狭槽的部分位于沿光纤长度的中点附近(例如，狭槽110的部分位于沿狭槽110长度的中点，如图1A～B所示)。在一些实施方式中，狭槽可居于光纤截面的中心。因此，具槽截面例如可以构造为使得至少一个沿纵轴延伸并穿过具槽截面中心的平面将狭槽分成等分。在一些实施方式中，具槽截面包括至少一个沿光纤纵轴延伸的镜像平面。在一些实施方式中，狭槽包括具槽截面的中心。例如，深度d和宽度W均大于图1C中所示的半径R，从而光纤截面的中心位于狭槽内。
光纤的一些实施方式可在微纤维内包括两个或更多个狭槽(例如，两个、三个、四个或更多个狭槽)。两个或更多个狭槽可具有大致相同的形状、相同的形状或不同的形状。在一些实施方式中，两个或更多个狭槽可具有大致相同的尺寸。在一些实施方式中，两个或更多个狭槽具有不同的尺寸。图4是具有两个狭槽的光纤的一个实例的截面。光纤400包括深度为d1和宽度为W1的第一狭槽410。光纤400也包括深度为d2和宽度为W2的第二狭槽420。第一狭槽410布置在光纤的第一部分430和第二部分440之间。第二狭槽420布置在光纤的第二部分440和第三部分450之间。第一狭槽410和第二狭槽420可以以距离δ间隔开。距离δ例如可以为至少约10nm；至少约25nm；至少约50nm；至少约100nm；至少约250nm；至少约500nm；或至少约1μm。
在一些实施方式中，光纤可在光纤的两个相对侧上包括两个狭槽。图5是在相对侧上具有两个狭槽的光纤的一个实例的截面。光纤500包括深度为d1和宽度为W1的第一狭槽510。光纤500也包括深度为d2和宽度为W2的第二狭槽520。第一狭槽510布置在光纤的第一部分530和第二部分540之间。第二狭槽520布置在光纤的第三部分550和第四部分560之间。第一狭槽410和第二狭槽420可以以距离δ间隔开。距离δ例如可以为至少约10nm；至少约25nm；至少约50nm；至少约100nm；至少约250nm；至少约500nm；或至少约1μm。在一些实施方式中，第一狭槽510和第二狭槽520可以被构造为使得具槽截面具有两重旋转对称。
可以使用各种其他的具有两重、三重、四重、五重、六重以上的旋转对称的配置。图6是具有四个狭槽和四重旋转对称的光纤的一个实例的截面。光纤600包括第一狭槽610、第二狭槽620、第三狭槽630和第四狭槽640。第一狭槽610布置在光纤的第一部分650和第二部分660之间。第二狭槽620布置在光纤的第二部分660和第三部分670之间。第三狭槽630布置在光纤的第三部分670和第四部分680之间。第四狭槽640布置在光纤的第四部分670和第一部分650之间。可以使用具有旋转对称的众多的其他配置，这对于由本申请的教导所指导的技术人员来说是显而易见的。
在一些实施方式中，光纤的具槽截面具有两重旋转对称，或者不包括旋转对称。在一些实施方式，光纤的具槽截面不包括旋转对称。通过提供不具有三重以上旋转对称的具槽截面，具槽光纤可展示出增强的双折射性质。如上所述，双折射能够用于各种传感应用，以检测介质的一种或多种特性的变化。
光纤可以由通常用于光纤、特别是用于传感应用中的光纤的常规材料来制备。所述材料可以为透明材料。在一些实施方式中，可以选择并处理透明材料，以使光纤对光是透明的。所述透明材料可包括例如玻璃(如二氧化硅)、硅、聚合物等。在一些实施方式中，光纤在波长为约1550nm时的衰减系数为约2dB/km以下。在一些实施方式中，光纤在波长为约1550nm时的衰减系数为约1dB/km以下。在一些实施方式中，光纤在波长为约1550nm时的衰减系数为约0.5dB/km以下。
在一些实施方式中，光纤可在其一个或两个末端上包括锥形光耦合器，以通过光纤的末端来接受或传输光。
在一些实施方式中，光纤也可在外表面上包括光纤布拉格光栅。光纤布拉格光栅例如可用于检测温度或应变的变化。不受任何具体理论的约束，据认为，温度或应变的变化会影响光栅的间距和光纤的双折射，这反过来又会影响透过光纤传输或由光纤反射的光的性质(例如，透射光的极性和波长)。布拉格光栅可包括以重复间隔(repeating interval)布置的两个以上的光栅(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10个以上的光栅)。所述重复间隔可具有与透过光纤传输的光的波长大致相同的长度。例如，重复间隔可以为约400nm～约2000nm。重复间隔的非限制性实例包括约400nm、约500nm、约600nm、约700nm、约800nm、约900nm、约1000nm、约1100nm、约1200nm、约1300nm、约1400nm、约1500nm、约1600nm、约1700nm、约1800nm、约1900nm、约2000nm，或这些值中的任何两个之间的范围。可以使用标准方法，例如，使用紫外光刻写光栅来制备光栅。
在一些实施方式中，光纤也可以在外表面包括光纤布拉格光栅。光纤布拉格光栅例如可用于检测温度或应变的变化。不受任何具体理论的约束，据认为，温度或应变的变化会影响光栅的间距和光纤的双折射，这反过来又会影响透过光纤传输或由光纤反射的光的性质(例如，透射光的极性和波长)。布拉格光栅可包括以重复间隔布置的两个以上的光栅(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10个以上的光栅)。所述重复间隔可具有与透过光纤传输的光的波长大致相同的长度。例如，重复间隔可以为约400nm～约2000nm。重复间隔的非限制性实例包括约400nm、约500nm、约600nm、约700nm、约800nm、约900nm、约1000nm、约1100nm、约1200nm、约1300nm、约1400nm、约1500nm、约1600nm、约1700nm、约1800nm、约1900nm、约2000nm，或这些值中的任何两个之间的范围。可以使用标准方法，例如，使用紫外光刻写光栅来制备光栅。
在一些实施方式中，光纤可以在其外表面上包括接收器或结合位点。接收器或结合位点可以与环境介质中的分析物结合，而这又会改变光纤外表面处的光学性质。透过光纤传输的光谱可以通过这种变化(例如，透过的某种波长的强度)来改变，并与环境中分析物的存在与否(或浓度)相关联。作为一个实例，光纤可以包括对一种或多种蛋白质具有亲和性的抗体。透过光纤传输的光的光谱的变化可以与一种或多种蛋白质的浓度相关联。众多的接收器或结合位点在本领域中是众所周知的，并且能够容易地为本申请的光纤使用。
可以使用本领域的技术人员已知的常规技术来制备光纤。光纤可以通过以下方式获得，例如，使用加热拖曳技术使标准单模光纤逐渐变细。该技术的一个实例公开于Brambill,G.等，“Ultra-low-loss optical fiber nanotapes,”Optics Express,第12卷，第2258-2263页(2004)。通过微机械加工技术，例如聚焦离子束铣削和深紫外线光刻技术随后使光纤内形成狭槽。Kou J.等，“Microfiber-probe-based ultrasmall interferometricsensor,”Optics Letters,第35卷，第2308-2310页(2010)和Kou J.等，“Miniaturized fibertaper interferometer for high temperature measurement,”Optics Express,第18卷，第14245-14250页(2010)是公开可用于在微纤维内形成一个或多个狭槽的工艺的出版物的一些实例。各种其他的方法可用来制备具槽光纤，本申请并不限于任何具体的方法。
具槽光纤的使用方法
此处公开的一些实施方式包括具槽光纤的使用方法。所述方法可使用本申请中公开的任一种具槽光纤。例如，可以使用图1～6中所示的任一种具槽光纤。具槽光纤可以布置来与介质相邻或者与介质接触，以传感所述介质的一种或多种特性。例如，所述方法可用于检测介质的一种或多种特性，所述特性选自温度、压力、张力、折射率或介质中至少一种成分的浓度。对所述介质不做具体限定，例如可以是流体、气体、液体、固体、水溶液、有机溶液和空气等。
在一些实施方式中，所述介质可以是谐振器，例如环形物或盘状物。所述光纤例如可以绕谐振器盘卷两圈以上。谐振器在与不同材料接触时能够显示出折射率的变化。美国专利号2011/0075963公开了可以与光纤一同使用的谐振器的一些实例。在一些实施方式中，谐振器包括一个或多个通道或贮存器以用于接收样品介质。通过通道或贮存器内提供的液体介质可测定或检测透过光纤传输的光的一种或多种特性的变化。
在一些实施方式中，所述方法包括使光通过所述光纤由所述光纤的第一末端向所述光纤的第二末端传输，并测定光纤的光的至少一种特性。光的特性例如可以是强度、相位或偏振。可以在一个或多个波长处测定这些特性。例如，可以测定850nm处的强度，并使其与介质的一种或多种特性的变化相关联。作为另一个实例，可以在整个光谱上测定多个波长(例如，至少两个、至少五个、至少十二个、至少十五个或更多个波长)处的强度，并使多个波长的强度(或相对强度)的变化与介质的至少一种特性相关联。测定可以在一个或多个不连续的波长处进行，或者在整个波长范围内进行。例如，使用标准光学传感器分析仪(OSA)测定光的一种或多种特性。
由光纤测定的光的波长通常可以是任何波长，例如，约400nm～约2000nm。测定波长的非限制性实例包括约400nm、约500nm、约600nm、约700nm、约800nm、约900nm、约1000nm、约1100nm、约1200nm、约1300nm、约1400nm、约1500nm、约1600nm、约1700nm、约1800nm、约1900nm、约2000nm，或这些值的任何两个之间的范围。
在一些实施方式中，在测定光的一种或多种特性之前，可以使由光纤传输的光与一种或多种其他光源组合。例如，通过光纤传输的光可以与未通过光纤传输的参照光叠加。光的特性(例如，偏振)可以相对于参照光来测定(例如，偏振干涉)。
在一些实施方式中，在一个或多个波长处通过光纤传输的光的强度的变化可以与介质的一种或多种特性相关联。不受任何具体理论的约束，介质的特性例如可以与介质中倏逝波的吸收相关联。利用由光纤传输的光的强度的变化可以观察出现吸收(或谐振)时的光的波长。同时，由介质吸收的光的强度或波长的变化可以与介质的各种特性(如温度、压力、张力、折射率或介质中至少一种成分的浓度)的变化相关联。本申请认识到，在光纤内包括狭槽可使倏逝场增强，由此可增大对介质变化的灵敏度。
在一些实施方式中，在一个或多个波长处通过光纤传输的光的偏振的变化可以与介质的一种或多种特性相关联。不受任何具体理论的约束，介质的特性例如可以与通过光纤传输的光的偏振(例如，双折射)的变化相关联。光的偏光性例如可因温度、压力或介质中的应变而发生变化，而这些会改变光纤的双折射性质。本申请认识到，在光纤内包括狭槽可增强光纤的双折射性质，由此可增大对介质变化的灵敏度。
对通过光纤传输的光不做具体限定，可以基于具体的应用来选择。所述光可包括至少一个峰值发射为约400nm～约2000nm的波长。峰值发射的波长的非限制性实例包括约400nm、约500nm、约600nm、约700nm、约800nm、约900nm、约1000nm、约1100nm、约1200nm、约1300nm、约1400nm、约1500nm、约1600nm、约1700nm、约1800nm、约1900nm、约2000nm，或这些值的任何两个之间的范围。例如，可以使用市售光源，如半导体光源或宽带光源来产生光。光也可以选择性地进行偏振或过滤，然后再通过光纤传输。在一些实施方式中，所测定的至少一个波长与对于通过光纤传输的光的峰值发射的波长之一大致相同。
包括具槽光纤的传感装置
本文公开的一些实施方式包括具有一个或多个具槽光纤的传感装置。具槽光纤可以是本申请中公开的任一种光纤。例如，可以使用图1～6中所示的任一种具槽光纤。在一些实施方式中，传感装置包括光源、具槽光纤和光检测器。所述光纤可构造为在第一末端接收来自所述光源的至少一部分光并将所述光传输至光纤第二末端。所述光检测器可构造为接收来自所述光纤的第二末端的至少一部分光并测定来自光纤的光的至少一种特性。
众多的光检测器在本领域中是已知的，并且在本申请的范围之内。例如，所述光检测器可以是标准光学光谱分析仪(OSA)。在一些实施方式中，光检测器被构造为测定光的至少一种特性，所述特性选自强度、相位或偏振。光检测器可被构造为测定具有例如约400nm～约2000nm的波长的光的一种或多种特性。构造光检测器来测定的波长的非限制性实例包括约400nm、约500nm、约600nm、约700nm、约800nm、约900nm、约1000nm、约1100nm、约1200nm、约1300nm、约1400nm、约1500nm、约1600nm、约1700nm、约1800nm、约1900nm、约2000nm，或这些值的任何两个之间的范围。
对光源也不做具体限定，可以使用各种市售的光源。例如，光源可以是半导体光源或宽带光源。光源可以被构造为发射具有至少一个峰值发射为约400nm～约2000nm的波长的光。构造光源以用于发射的峰值发射的波长的非限制性实例包括约400nm、约500nm、约600nm、约700nm、约800nm、约900nm、约1000nm、约1100nm、约1200nm、约1300nm、约1400nm、约1500nm、约1600nm、约1700nm、约1800nm、约1900nm、约2000nm，或这些值的任何两个之间的范围。
也可以在所述装置中包括各种其他的光学元件。例如，该装置可包括一个或多个偏振器以用于在通过光纤传输光之前或之后使光发生偏振。所述偏振器可以与光源整合在一起。作为另一个实例，该装置可包括分路器。所述分路器用于在传输至光纤之前将来自光源的光分路。来自分路器的至少一束光被设置来不通过光纤传输。在一些实施方式中，来自分路器的分路光束的至少两束被叠加，然后被光检测器接收(例如，用于测定偏振干涉)。
在一些实施方式中，该装置还包括与光检测器偶联的处理器，所述处理器被构造为接收来自光检测器的对应于来自所述光纤的光的至少一种特性的信号。所述处理器也可以被构造为使来自光纤的光的至少一种特性与邻接于所述光纤或与所述光纤接触的介质的至少一种特性相关联。作为一个实例，所述处理器可与包括表格等数据的机器可读式存储器(例如，闪速存储器、光盘和磁盘等)偶联，由此将某一波长处的光的强度与介质的温度相关联。处理器可使用该数据以及由光检测器接收到的信号，来确定介质的温度。在一些实施方式中，所述处理器也可以与光源偶联，并被构造为发送和/或接收对应于来自所述光源的光的至少一种特性的信号。作为一个实例，处理器可以被构造为发送或接收对应于光发射的时机、光的波长或发射至光纤的光的强度的信号。所述处理器例如可以与光检测器和/或光源一体化。
针对在本文中使用基本上任何复数和/或单数术语，本技术领域技术人员可以从复数转化为单数和/或从单数转化为复数以适合于上下文和/或应用。为了清楚起见，可以在本文中明白地阐述各种单数/复数的置换。
本领域技术人员将会理解，一般而言，在本文中使用的术语，特别是在所附的权利要求书(例如，所附权利要求的主体)中使用的术语通常旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应该解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包括”应解释为“包括但不限于”等)。本领域技术人员进一步可以理解，如果引入的权利要求记述内容的特定数量是有意图的，则这样的意图将被明确记载在权利要求中，并且在不存在这样的记载时，不存在这样的意图。例如，为帮助理解，下面所附的权利要求可以包含引入性短语“至少一个”和“一个或更多个”的使用，以引入权利要求记述内容。然而，这样的短语的使用不应被解释为通过不定冠词“一个”暗示权利要求记载的引入，不定冠词“一个”将把包含这样引入的权利要求记述内容的任何特定权利要求限制为只包含一个这样的记述内容的发明，即使当同一权利要求包括引入性短语“一个或更多个”或“至少一个”以及诸如“一个”的不定冠词(例如，“一个”通常应该被解释为意味“至少一个”或“一个或更多个”)时；相同原则对于用于引入权利要求记述内容的定冠词的使用同样适用。此外，即使明确记载了所引入权利要求记述内容的特定数量，本领域技术人员也将会认识到这样的记述内容通常应该被解释为至少意味着所记载的数量(例如，没有其它修饰的“两个记述内容”的无多余记载，在没有其它修饰语情况下通常意味着至少两个记述内容，或者两个或更多个记述内容)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的约定的那些句子中，一般这样的构造旨在表示本领域技术人员将理解的该约定(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将会包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、一起具有A和B、一起具有A和C、一起具有B和C、和/或一起具A、B和C等)。在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的约定的那些句子中，一般这样的构造旨在表示本领域技术人员将理解的该约定(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将会包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、一起具有A和B、一起具有A和C、一起具有B和C、和/或一起具A、B和C等)。本领域技术人员还将理解的是，承接两个或两个以上替代术语的几乎任何分离性单词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书和还是附图中，都应被理解为考虑包括多个术语中的一个、术语中的任一个、或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B的可能性。
此外，当本公开的特征和方面以马库什组方式描述时，本领域技术人员将认识到，本公开也由此按照该马库什组中任意单独要素或要素子集进行了描述。
如本领域技术人员将理解的，针对任何目的及全部目的，例如以提供撰写的说明书的形式，本文所公开的全部范围还包括任何及全部可能的子范围及其子范围的组合。所列出的任何范围可以容易地被理解为充分地描述和实现了被划分为至少相等的两等份、三等份、四等份、五等份、十等份等的相同范围。作为非限制性示例，本文讨论的每个范围可容易地划分为前三分之一、中间三分之一和后三分之一等。如本领域技术人员将理解的，例如“达到”、“至少”、“大于”、“小于”等所有语言，包括所记载的数目，并指代如上所述随后可划分成子范围的范围。最后，如本领域技术人员将理解的，范围包括各个单独要素。因此，例如，具有1至3个元素的组指代具有1个、2个或3个元素的组。类似地，具有1至5个元素的组指代具有1个、2个、3个、4个或5个元素的组，以此类推。
虽然已在本文中公开了多个方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对于本领域技术人员而言将是明显的。本文中公开的各个方面和实施方式是出于例示的目的而非旨在进行限制，本发明真正的范围和主旨由所附权利要求来指定。
实施例
本领域的技术人员将认识到，对于本文中公开的所述过程和方法以及其他过程和方法，在所述过程和方法中执行的功能可以按照不同的顺序实施。此外，概述的步骤和操作仅作为实例提供，一部分步骤和操作是可选的，组合成更少的步骤和操作，或者扩展到其他的步骤和操作中，而不会损害所公开的实施方式的本质。
实施例1：模拟程序
使用COMSOL Multiphysics3.4的全矢量有限元分析法来模拟具槽光纤的性质。光纤的折射率与二氧化硅的相同(1.444)，而光纤周围的介质的折射率则与空气的相同(1.000)。具槽微纤维如图1C中所示构造。
实施例2：使用具槽光纤的双折射来传感
确定具槽光纤的两种不同片偏振的HE11模式，所述光纤的直径为1μm，并具有宽度为150nm且深度为约1μm的狭槽。通过光纤传输的光具有的波长为1550nm。HE11模式的非简并性称为具槽光纤的双折射B。双折射B可定义为其中
Figure BDA0000433931390000182
和
Figure BDA0000433931390000183
是
Figure BDA0000433931390000184
和
Figure BDA0000433931390000185
的有效折射率。结果发现，对于
Figure BDA0000433931390000186
模式的相应的电场显示出较大的不连续性，在狭槽内的幅度增大，这是由于空气的折射率较低所致。由于空气和二氧化硅的折射率的差异较大，因此大部分场能被局限在狭槽区域内。同时，在y方向上的光波偏振得到满足，因为狭槽和光纤之间不存在通量。如此，光主要被局限在折射率更高的介质内。因此，在x方向上偏振的大量光通过狭槽内的空气传输(例如，低折射率的材料)，而在y方向上偏振的极少的光通过狭槽传输。可能大约10%～20%的光能通过狭槽传输。
图7是显示各种具槽光纤的双折射对光纤的半径的图。所述光纤内的狭槽固定为50nm或100nm，狭槽的深度等于光纤的半径或者为光纤半径的一半。该数据表明，双折射最初随光纤半径的增大而增大，直至达到最高，之后降低。另外，双折射随着狭槽的宽度和深度的增加而增大。这些结果表明，可以选择光纤的尺寸以增大双折射，由此增大对于各种应用的灵敏度。
光纤的灵敏度可视为相对于折射率的变化的谐振波长的变化：
Figure BDA0000433931390000191
图8是显示光纤的灵敏度相对于光纤的半径的图示。各纤维内的狭槽的深度大致等于光纤的直径。该数据表明，具槽光纤有可能实现对于周围介质中的折射率的变化非常高的灵敏度。
实施例3：使用具槽光纤的倏逝场传感
倏逝场可用于检测周围介质的有效折射率的变化。通过监测介质的共振频率(例如，介质吸收光时的频率或波长)的偏移可获得灵敏度：
Figure BDA0000433931390000192
图9是显示在x偏振模式和y偏振模式下在不同半径处的具槽光纤(SOF)的灵敏度与非具槽光纤(NSOF)的灵敏度的比值的图示。这些结果显示，具槽光纤能够显示出比不具有狭槽的光纤高2至10倍的灵敏度。因此，对于使用倏逝场的传感应用，具槽光纤可提供显著改进的灵敏度。
实施例4：传感装置
将半径为1μm和长度为200μm的具槽光纤组合到标准偏振干涉仪中。光纤包括图1A～C中所述的狭槽，其中宽度为150nm，深度为1μm，长度为100μm。构造宽带光源发射光以进入3dB的耦合器中。所述耦合器被构造来将光分成两束光：(i)由偏振控制器接收的第一光束，和(ii)与通过光纤传输的光叠加的第二光束。光纤在一端与使光纤接收到的光发生偏振的偏振控制器耦合。所述光纤在第二末端与耦合器耦合，以使通过光纤传输的光如上所述的来自耦合器的第二束光叠加。光谱分析仪(OSA)被构造为接收来自耦合器的叠加光。分析仪被构造来在整个波长范围内测定接收到的光的强度、相位和/或偏振。
因此，所述光纤能够容易的组合到传统的传感装置中。
实施例5：温度传感
实施例中的传感装置可用于检测温度的变化。至少光纤的具槽部分与环境介质(例如空气)接触。由分析仪检测到的干涉波长的位移可以与环境介质的温度相关联。
实施例6：检测乙醇含量
使用具槽光纤可以测定水溶液中的乙醇含量。具槽光纤用在White,I.等，“Refractometric Sensors for Lab-on-a-Chip Based on Optical Ring Resonators”IEEESensors Journal,第7(1)卷，第28-35页(2007)中描述的类似的设备中。简而言之，光由分布反馈型激光器(约1550nm)发射，通过具槽光纤传输，并由光检测器接收。具槽光纤通过倏逝耦合与石英导管耦合。水和乙醇的混合物使用蠕动泵经由导管供给。检测透射光的谐振波长的位移，并使其与乙醇的量相关联。通过包括具槽光纤可提高灵敏度(例如，相对于乙醇含量的谐振波长的位移)。

Claims (43)

1.一种光纤，所述光纤包括第一部分、第二部分和设置在所述第一部分和所述第二部分之间的至少一个狭槽，所述狭槽沿着所述光纤的纵轴延伸，
其中，所述光纤的垂直于所述纵轴的横截面的最大尺寸为小于或等于约4μm，所述狭槽的宽度为约5nm～约500nm且深度为至少约10nm。
2.如权利要求1所述的光纤，其中，所述狭槽还包括：
第一表面，所述第一表面沿着所述光纤的所述纵轴延伸并且与所述光纤的所述第一部分相邻；和
第二表面，所述第二表面沿着所述光纤的所述纵轴延伸并且与所述光纤的所述第二部分相邻。
3.如权利要求2所述的光纤，其中，所述第一表面大致为平面。
4.如权利要求2～3中任一项所述的光纤，其中，所述第二表面大致为平面。
5.如权利要求2～4中任一项所述的光纤，其中，所述第一表面沿着与所述纵轴垂直的轴由所述光纤的外表面延伸至所述光纤的内部区域。
6.如权利要求2～5中任一项所述的光纤，其中，所述第二表面沿着与所述纵轴垂直的轴由所述光纤的外表面延伸至所述光纤的内部区域。
7.如权利要求2～6中任一项所述的光纤，其中，所述第一表面和所述第二表面大体上是平行的。
8.如权利要求2～7中任一项所述的光纤，其中，所述狭槽还包括在所述第一表面和所述第二表面之间延伸的第三表面。
9.如权利要求8所述的光纤，其中，所述第三表面大体上为平面。
10.如权利要求8～9中任一项所述的光纤，其中，所述第一表面和所述第三表面形成约30°～约150°的第一角度。
11.如权利要求10所述的光纤，其中，所述第一角度为约90°。
12.如权利要求8～11中任一项所述的光纤，其中，所述第二表面和第三表面形成约30°～约150°的第二角度。
13.如权利要求12所述的光纤，其中，所述第二角度为约90°。
14.如权利要求2～6中任一项所述的光纤，其中，所述第一表面和所述第二表面相交形成顶点。
15.如权利要求14所述的光纤，其中，所述第一表面和所述第二表面形成约15°～约120°的角。
16.如权利要求14～15中任一项所述的光纤，其中，所述顶点沿着将所述光纤一分为二的平面设置。
17.如权利要求14～16中任一项所述的光纤，其中，所述顶点位于所述光纤的中心轴附近。
18.如权利要求1～17中任一项所述的光纤，其中，光学微纤维的中心轴至少部分地设置在所述狭槽内。
19.如权利要求1～18中任一项所述的光纤，其中，所述光纤具有沿着所述光纤的所述纵轴的近似镜像的平面。
20.如权利要求1～19中任一项所述的光纤，其中，所述狭槽的长度为至少约50μm。
21.如权利要求1～20中任一项所述的光纤，其中，所述光纤的长度大于所述狭槽的长度。
22.如权利要求1～21中任一项所述的光纤，其中，所述光纤的长度为至少约50μm。
23.如权利要求1～22中任一项所述的光纤，其中，所述光纤还包括第三部分和设置在所述第二部分和所述第三部分之间的第二狭槽，其中，所述第二狭槽的宽度为约5nm～约500nm且深度为至少约10nm。
24.如权利要求23所述的光纤，其中，所述狭槽的宽度与所述第二狭槽的宽度大致相同。
25.如权利要求23所述的光纤，其中，所述狭槽的宽度与所述第二狭槽的宽度不同。
26.如权利要求23～25中任一项所述的光纤，其中，所述狭槽的深度与所述第二狭槽的深度大致相同。
27.如权利要求23～25中任一项所述的光纤，其中，所述狭槽的深度与所述第二狭槽的深度不同。
28.如权利要求23～27中任一项所述的光纤，其中，所述光纤包括三个或多于三个狭槽。
29.如权利要求1～28中任一项所述的光纤，其中，所述光纤包含聚合物、硅、二氧化硅或其组合。
30.如权利要求1～29中任一项所述的光纤，其中，所述光纤在波长为1550nm时的衰减系数为约2dB/km以下。
31.如权利要求1～30中任一项所述的光纤，其中，所述光纤还包括多个设置在所述光纤外表面上的光栅，其中，所述光栅沿着所述光纤的所述纵轴以重复的间隔而被间隔开。
32.一种用于传感介质特性的方法，所述方法包括：
提供设置为与介质相邻的光纤，其中，所述光纤包括：第一部分、第二部分和设置在所述第一部分和所述第二部分之间的至少一个狭槽，所述狭槽沿着所述光纤的纵轴延伸，其中，所述光纤的垂直于所述纵轴的横截面的最大尺寸为小于或等于约4μm，所述狭槽的宽度为约5nm～约500nm且深度为至少约10nm；
使光通过所述光纤由所述光纤的第一末端向所述光纤的第二末端传输；和
测定来自所述光纤的光的至少一种特性。
33.如权利要求32所述的方法，其中，来自所述光纤的光的所述至少一种特性是强度、相位或偏振。
34.如权利要求32～33中任一项所述的方法，所述方法还包括使来自所述光纤的光的至少一种特性与所述介质的至少一种特性相关联。
35.如权利要求32～34中任一项所述的方法，所述方法还包括使来自所述光纤的光的至少一种特性的变化与所述介质的至少一种特性的变化相关联。
36.如权利要求32～35中任一项所述的方法，其中，所述介质的所述至少一种特性是温度、压力、张力、折射率或所述介质中的至少一种成分的浓度。
37.一种传感装置，所述装置包括：
光源；
光纤，所述光纤被构造为在第一末端接收来自所述光源的至少一部分光并将所述光传输至第二末端，其中，所述光纤包括：第一部分、第二部分和设置在所述第一部分和所述第二部分之间的至少一个狭槽，所述狭槽沿着所述光纤的纵轴延伸，其中，所述光纤的垂直于所述纵轴的横截面的最大尺寸为小于或等于约4μm，所述狭槽的宽度为约5nm～约500nm且深度为至少约10nm；和
光检测器，所述光检测器被构造来接收来自所述光纤的第二末端的至少一部分光并测定来自所述光纤的光的至少一种特性。
38.如权利要求37所述的传感装置，其中，来自所述光纤的光的所述至少一种特性是强度、相位或偏振。
39.如权利要求37～38中任一项所述的传感装置，所述传感装置还包括被构造为使光在通过所述光纤进行传输之前偏振的偏振器。
40.如权利要求37～39中任一项所述的传感装置，所述传感装置还包括被构造为将来自所述光源的光分成两束或多于两束的分路器，其中，至少一束被构造为不通过所述光纤传输。
41.如权利要求37～40中任一项所述的传感装置，所述传感装置还包括与所述光检测器耦合的处理器，所述处理器被构造为接收与来自所述光纤的光的至少一种特性相对应的信号。
42.如权利要求41所述的传感装置，其中，所述处理器被构造为使来自所述光纤的光的至少一种特性与邻接于所述光纤的所述介质的至少一种特性相关联。
43.如权利要求41～42中任一项所述的传感装置，其中，所述处理器与所述光源耦合，并且被构造为发送和/或接收与来自所述光源的光的至少一种特性相对应的信号。
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