CN113984095A - 基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统 - Google Patents
基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113984095A CN113984095A CN202111238428.6A CN202111238428A CN113984095A CN 113984095 A CN113984095 A CN 113984095A CN 202111238428 A CN202111238428 A CN 202111238428A CN 113984095 A CN113984095 A CN 113984095A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- azobenzene
- refractive index
- mode
- microcavity
- whispering gallery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N azobenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1N=NC1=CC=CC=C1 DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 77
- 230000010354 integration Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 39
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 15
- OORQUAGUOJMPCS-UHFFFAOYSA-N 4-[[4-(diethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonic acid Chemical compound C1=CC(N(CC)CC)=CC=C1N=NC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 OORQUAGUOJMPCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 claims description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 6
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 2
- 239000008204 material by function Substances 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 4
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007699 photoisomerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，包括可调谐激光器，偏振控制器，1×2光开关，光环形器，基于偶氮苯集成的回音壁模式微腔，光电探测器，示波器，532nm激光器等。所述系统通过在单模光纤表面涂覆一层偶氮苯薄膜，并刻蚀两个缺陷引起正反向传输回音壁模式之间的耦合，通过调节532nm激光功率密度的方式改变偶氮苯折射率可实现对系统奇异点状态的调控。此外通过对两个缺陷填充液体还可实现液体折射率传感，且传感性能不受环境温度、气压等的影响。同时通过调节偶氮苯材料的折射率，还可实现液体折射率传感范围的调控。本发明具有调控方式简单、灵活、调谐手段可拓展性强、结构稳定、鲁棒性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及光纤微纳传感技术领域，通过在普通单模光纤表面涂覆偶氮苯薄膜同时引入两个缺陷的方式控制正反方向传输回音壁模式之间的耦合，形成一种光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，并可实现传感范围可控的高灵敏度液体折射率传感。
背景技术
光学回音壁模式(Whispering-gallery modes，WGMs)微腔是一种新型的光学谐振腔，光在微腔的内壁边界处连续发生全反射，若微腔周长对应的光程等于光波波长的整数倍则光场会相干增强，可保持极低的损耗在微腔内稳定存在。光学回音壁模式具有品质因数高、模式体积小、灵敏度高、快速响应、易于集成等优点，在微纳传感领域具有广阔的应用场景。
与传统回音壁模式微腔相比，处于奇异点状态的微腔本征频率分裂与外界扰动的平方根成正比，因此处于奇异点的微腔系统对外界微小的扰动具有更高的灵敏度，可以实现精密探测。2014年，JanWiersig从理论上论证了相较于普通的回音壁模式微腔，处于奇异点状态的微腔具有更高的传感灵敏度(Wiersig J.“Enhancing the sensitivity offrequency and energy splitting detection by using exceptional points:application to microcavity sensors for single-particle detection”,PhysicalReview Letters,2014,112(20):203901.)。2017年Lan Yang等人利用存在散射子微扰的回音壁微腔构建奇异点系统并进行了对纳米颗粒的传感，从实验上验证了上述理论的正确性(Chen W,Kaya Ozdemir S,Zhao G,Wiersig J,Yang L.“Exceptional points enhancesensing in an optical microcavity”,Nature,2017,548(7666):192-196.)。2018年，杨照华等人也提出一种基于散射粒子调控回音壁微腔的奇异点系统，可实现对振动测量的灵敏度增强，从而能够实现对微弱振动的准确测量，拓宽了待测振动值的测量范围，并申请了相关国家发明专利(一种光学回音壁式微型谐振腔的振动测量方法及系统，专利号：CN108426631B，授权公开日：2020年6月26日)。2020年，Xiaoxue Jin等人提出了基于椭圆散射子和圆形散射子的方式调控回音壁微腔系统奇异点状态的方案，降低了系统的复杂程度(Xiao-Xue J,Gao Y-P,Shi-Hui Z,Wang T-J,Wang C.“The particle induced modesplitting and exceptional points in whispering-gallery mode microcavity”,IEEEPhotonics Journal,2020,12(6):6803414.)。然而，以上奇异点制备方案中均基于外界散射子的方式，需要精密光学调控平台，同时对环境要求极高，调控手段非常困难，成本极高。为了解决以上困难，有必要开发一种结构简单、易于调控的回音壁模式微腔奇异点调控系统。
偶氮苯分子基本结构为氮氮双键(-N＝N-)连接的苯环，存在顺式(cis)和反式(trans)两种异构体，其中反式结构在通常情况下为稳定结构。在适当波长光的照射下，氮氮双键会发生旋转，导致偶氮苯分子由反式结构转变为顺式结构，即发生所谓的光致异构化过程。当偶氮苯分子从反式结构变为顺式异构体时，伴随有偶氮苯材料折射率的改变。在通常情况下，以上两种异构体在偶氮苯材料中同时存在，而多数偶氮苯分子处于反式结构，因此宏观表现为偶氮苯材料折射率对外界光强的敏感特性。偶氮苯分子光致异构过程如下所示：
当532nm波长的光照射在偶氮苯薄膜时，偶氮苯分子会发生反式-顺式异构化过程，引起偶氮苯薄膜的折射率改变。基于此特性可以提出一种新型的结构简单、易于调控的回音壁模式微腔奇异点调控系统。
发明内容
本发明的目的为解决目前构建奇异点系统普遍存在的系统结构复杂、集成化程度低、系统状态难于调控的问题，提出一种基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，为控制系统的奇异点状态提供一种简便有效的理想解决方案。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，所述系统包括可调谐激光器，偏振控制器，1×2光开关，光环形器，基于偶氮苯集成的回音壁模式微腔，光电探测器，示波器，532nm激光器，拉锥光纤，连接用普通单模光纤和DC跳线。
用于产生倏逝场的拉锥光纤基于普通单模光纤拉锥技术制作，锥区直径为微米量级，基于偶氮苯集成的回音壁模式微腔由普通单模光纤表面涂覆一层偶氮苯材料薄膜(偶氮苯材料也可以使用其它类型折射率可控的聚合物功能材料替换)，并利用飞秒激光在薄膜表面刻蚀两个缺陷构成；可调谐激光器发出的激光借由普通单模光纤经过偏振控制器、第一1×2光开关和第一光环形器后通过连接在两个光环形器之间的拉锥光纤耦合到回音壁模式微腔中，然后再经过第二光环形器和第二1×2光开关被光电探测器接收并转化为电信号，再经DC跳线接入示波器中得到透射谱。
偶氮苯薄膜上的两个缺陷引起正向与反向传输回音壁模式之间的耦合，从而导致本征频率分裂，通过调节532nm激光器功率密度的方式改变偶氮苯折射率能够实现对系统耦合状态的调节，当两个模式的本征频率发生简并时，便可调控出奇异点状态，此时示波器上的透射谱中劈裂的本征频率重新合并为一个。
本发明所用的单模光纤基底材料为纯石英，其在1550nm处的折射率为1.444，单模光纤直径为125μm，单模光纤表面涂覆的偶氮苯层厚度为2μm，偶氮苯折射率的调控范围为1.489至1.49，偶氮苯材料为乙基橙(Ethyl Orange,EO)和聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)的混合物，其中乙基橙的质量百分比为2wt％。飞秒激光刻蚀缺陷的深度为0.5μm，宽度为0.44μm。
通过对激光刻蚀的两个缺陷填充液体材料，奇异点微腔系统还可实现对液体折射率的感测，当填充液体折射率发生变化时，微腔中会出现频率劈裂现象，基于对频率劈裂程度的监测可实现液体折射率传感。由于奇异点附近的本征频率复平方根拓扑效应，工作于奇异点附近的该系统具有更高的折射率传感灵敏度。由于缺陷填充折射率敏感范围为1.33-1.35，因此这一系统可应用于对液态生物样品的折射率传感。
此外，通过改变偶氮苯的折射率还可实现液体折射率传感范围的调节，具体原理如下：当缺陷中填充液体的折射率发生较大改变后，微腔系统将远离奇异点状态，此时通过调节偶氮苯折射率可以将系统重新调控至奇异点附近。
基于偶氮苯集成的微腔系统奇异点状态调控与折射率传感原理：
本发明提出的基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统可利用哈密顿算符描述，其2×2矩阵可表述为：
其中，H0为奇异点微腔系统的哈密顿算符，ω(2)表示所述刻蚀两个缺陷的光学回音壁模式微腔的本征频率，在两个缺陷的散射影响下，A(2)表示所述光学回音壁模式微腔固有的从顺时针传播模式到逆时针传播模式的反射光强度，B(2)表示从逆时针传播模式到顺时针传播模式的反射光强度。
利用532nm波长的激光照射改变偶氮苯薄膜折射率，在导致回音壁模式微腔本征频率变化的同时，还会引起A(2)与B(2)的改变，通过控制激光功率密度使A(2)＝0或者B(2)＝0时，系统会达到奇异点状态，即微腔一个方向的模式完全被散射到另一个方向，此时系统的本征值相等，同时其对应的本征矢量也相互平行。
利用液体材料对缺陷进行填充，当液体折射率改变时其扰动哈密顿算符可描述为：
其中ε为缺陷填充液体折射率大小改变对奇异点微腔引起的扰动量，β表示两个缺陷之间的相对方位角度，m为回音壁模式的方位角数目。
则缺陷中填充液体折射率大小改变时光学回音壁微腔整体的哈密顿算符为：
H＝H0+H1 (3)
根据上述哈密顿算符可计算得到二阶矩阵的本征值对应的实部ω+与ω-，则由缺陷填充液体折射率变化导致的本征频率劈裂与扰动量之间的对应关系表达式为：
其中Δω为奇异点微腔系统的本征频率劈裂值的复数形式。当待测液体折射率变化非常微弱时，有|A(2)|＞＞|ε|，上式可简化为：
即频率劈裂与扰动量变化的平方根成正比，则当待测液体折射率变化足够小时，此奇异点微腔系统具有更高的折射率变化测量灵敏度。
由上述公式可知，当折射率变化过大时，传感灵敏度将急剧降低，此时系统可以通过外部光控调节偶氮苯薄膜折射率的方式将系统再次调节至奇异点附近，从而实现测量范围可变的高灵敏度折射率传感。
本发明的优点和有益效果如下：
本发明提出的一种基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，与现有技术相比，是一种新型的奇异点状态调控手段。所述系统通过在单模光纤外表面涂覆一层偶氮苯薄膜，并利用飞秒激光在薄膜表面刻蚀两个缺陷引起正向与反向传输回音壁模式之间的耦合，通过光控方式调节偶氮苯折射率实现系统奇异点状态。通过在两个缺陷中填充液体还可实现液体折射率的感测，由于奇异点附近本征频率分裂的复平方根拓扑效应，该系统在奇异点附近具有更高的折射率传感灵敏度。基于频率分裂的解调方式可以使测量结果不受环境参数如温度、气压等的影响，具有较高的鲁棒性。同时，改变偶氮苯的折射率还可实现对液体折射率测量范围的调节。本发明具有调控方式简单、灵活、调谐手段可拓展性强、结构稳定、鲁棒性强等优点。
附图说明
图1为基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统的装置结构图；
图2为基于偶氮苯集成的光纤回音壁模式微腔横向剖面结构示意图；
图3为回音壁模式微腔本征频率分裂随偶氮苯折射率变化关系图；
图4为在不同偶氮苯折射率下微腔本征频率随缺陷中填充材料折射率变化关系图；
附图标记与部件的对应关系如下：1.可调谐激光器，2.偏振控制器，3-Ⅰ,Ⅱ.第一、第二1×2光开关，4-Ⅰ,Ⅱ.第一、第二光环形器，5.基于偶氮苯集成的回音壁模式微腔，6.光电探测器，7.示波器，8.532nm激光器，9.拉锥光纤，10.偶氮苯薄膜，11.单模光纤，12-Ⅰ,Ⅱ.刻蚀缺陷。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，所述系统通过在单模光纤表面涂覆一层偶氮苯薄膜，并表面利用飞秒激光在薄膜表面刻蚀两个缺陷作为微扰引起微腔中正向与反向传输回音壁模式之间的耦合，从而导致本征频率分裂，通过光控方式调节偶氮苯折射率可以实现系统耦合状态的调节，当正向与反向传输模式的本征频率重新合并时，系统将达到奇异点状态，在微腔的透射光谱中表现为劈裂的本征频率再次合并。
图1为本发明提出的基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统的装置结构图，其中包括1.可调谐激光器，2.偏振控制器，3-Ⅰ,Ⅱ.第一和第二两个1×2光开关，4-Ⅰ,Ⅱ.第一和第二两个光环形器，5.基于偶氮苯集成的回音壁模式微腔，6.光电探测器，7.示波器，8.532nm激光器，9.拉锥光纤。可调谐激光器1发出的激光经过偏振控制器2、第一1×2光开关3-Ⅰ和第一光环形器4-Ⅰ后通过连接在两个光环形器之间的拉锥光纤9耦合到回音壁模式微腔5中，然后再经过第二光环形器4-Ⅱ和第二光开关3-Ⅱ被光电探测器6接收并转化为电信号，再接入示波器7中得到透射谱。可以通过控制照射在回音壁模式微腔上的532nm激光器8的输出光强调控回音壁模式微腔系统的状态，当示波器7上的透射谱从劈裂状态合并为一个损耗峰时，回音壁模式微腔系统达到奇异点状态。
本发明所用的单模光纤基底材料为纯石英，其在1550nm处的折射率为1.444，单模光纤直径为125μm，单模光纤表面涂覆偶氮苯层厚度为2μm，偶氮苯折射率的调控范围为1.489至1.49，所用偶氮苯材料薄膜为乙基橙(Ethyl Orange,EO)和聚乙烯醇(PolyvinylAlcohol,PVA)的混合物，其中乙基橙的质量百分比为2wt％。飞秒激光刻蚀缺陷的深度为0.5μm，宽度为0.44μm。
图2为本发明所使用基于偶氮苯集成光纤回音壁模式微腔的横向剖面结构示意图，其中10.偶氮苯薄膜，薄膜的厚度为2μm，11.单模光纤，单模光纤直径为125μm，12-Ⅰ,Ⅱ.刻蚀缺陷，缺陷深度为0.5μm，宽度为0.44μm，两刻蚀缺陷之间的角度β为60.56°。
图3为回音壁模式微腔本征频率分裂随偶氮苯折射率的变化关系图，从图中可以看到当通过调节532nm激光功率密度调节偶氮苯薄膜的折射率，回音壁模式微腔的本征频率劈裂也会随之发生变化，当微腔系统的本征频率合并时，系统将处于奇异点状态。
通过对激光刻蚀缺陷填充液体材料，本发明所述回音壁模式微腔奇异点调控系统还可用于液体折射率的传感，当填充液体折射率变化时，微腔中正向和反向传输回音壁模式之间的耦合状态将发生改变从而使系统偏离奇异点状态，导致透射谱中出现频率劈裂，因此通过监测频率劈裂程度可实现对液体折射率的感测。由于奇异点附近本征频率的复平方根拓扑效应，此时系统具有更高的折射率传感灵敏度。同时缺陷中填充折射率敏感范围在1.34附近，可应用于对液态生物样品的检测。
此外，通过改变偶氮苯的折射率还可实现液体折射率传感范围的调节，具体原理如下：当缺陷中填充液体的折射率发生较大改变后，微腔系统将远离奇异点状态，此时通过调节偶氮苯折射率可以将系统重新调控至奇异点附近。
图4为在不同偶氮苯折射率下微腔本征频率随缺陷中填充材料折射率变化示意图，当填充材料折射率变化时，微腔系统的本征频率劈裂也会发生变化，因此可通过监测频率劈裂的变化实现对液体折射率的感测。当缺陷中填充液体的折射率发生较大改变后，微腔系统将远离奇异点状态，此时通过调节偶氮苯折射率可以将系统重新调控至奇异点附近，但奇异点的位置发生了变化，因此可实现传感范围可调的高灵敏度液体折射率传感。
以上结果表明，本发明提出的基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，与现有技术相比，是一种全新的奇异点调控手段。通过在两个缺陷中填充液体还可实现液体折射率的传感，由于奇异点附近本征频率的复平方根拓扑效应，使系统具有更高的折射率传感灵敏度。基于频率分裂的解调方式使其传感性能不受环境参数如温度、气压等的影响，具有较高的鲁棒性。同时，通过改变偶氮苯材料的折射率还可实现对液体折射率测量范围的调控。
Claims (6)
1.基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，其特征在于该系统包括可调谐激光器，偏振控制器，1×2光开关，光环形器，基于偶氮苯集成的回音壁模式微腔，光电探测器，示波器，532nm激光器，拉锥光纤，连接用普通单模光纤和DC跳线；
用于产生倏逝场的拉锥光纤基于普通单模光纤拉锥技术制作，锥区直径为微米量级，基于偶氮苯集成的回音壁模式微腔由普通单模光纤表面涂覆一层偶氮苯薄膜，并利用飞秒激光在薄膜表面刻蚀两个缺陷构成；可调谐激光器发出的激光借由普通单模光纤经过偏振控制器、第一1×2光开关和第一光环形器后通过连接在两个光环形器之间的拉锥光纤耦合到回音壁模式微腔中，然后再经过第二光环形器和第二1×2光开关被光电探测器接收并转化为电信号，再经DC跳线接入示波器中得到透射谱；
偶氮苯薄膜上的两个缺陷引起正向与反向传输回音壁模式之间的耦合，从而导致本征频率分裂，通过调节532nm激光器功率密度的方式改变偶氮苯折射率能够实现对系统耦合状态的调节，当两个模式的本征频率发生简并时，便可调控出奇异点状态，此时示波器上的透射谱中劈裂的本征频率重新合并为一个。
2.根据权利要求1所述的基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，其特征在于所述单模光纤基底材料为纯石英，其在1550nm处的折射率为1.444，单模光纤直径为125μm，单模光纤外涂覆偶氮苯层厚度为2μm，偶氮苯折射率的调控范围为1.489至1.49，所用偶氮苯材料薄膜为乙基橙(Ethyl Orange,EO)和聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)的混合物，其中乙基橙的质量百分比为2wt％；飞秒激光刻蚀缺陷的深度为0.5μm，宽度为0.44μm。
3.根据权利要求1所述的基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，其特征在于所述单模光纤表面涂覆的偶氮苯材料薄膜使用其它类型折射率可控的聚合物功能材料替换，同样能够实现对回音壁模式微腔系统奇异点状态的调控。
4.根据权利要求1所述的基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，其特征在于通过在两个缺陷中填充液体能够实现液体折射率传感，由于奇异点附近本征频率分裂的复平方根拓扑效应，该系统具有很高的折射率传感灵敏度。
5.根据权利要求4所述的基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，其特征在于该光控回音壁模式微腔奇异点调控系统的缺陷中填充材料的折射率敏感范围在1.33-1.35，可应用于对液态生物样品的折射率传感。
6.根据权利要求4或5所述的基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统，其特征在于当缺陷中填充液体折射率发生变化后，微腔系统将远离奇异点状态，而通过调节偶氮苯材料的折射率，可以使系统状态重新回复到奇异点附近，从而实现对折射率传感范围的调控。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111238428.6A CN113984095B (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111238428.6A CN113984095B (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113984095A true CN113984095A (zh) | 2022-01-28 |
| CN113984095B CN113984095B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=79740803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111238428.6A Active CN113984095B (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113984095B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114966110A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-30 | 浙江大学 | 一种非厄米奇异点光学微腔加速度传感器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003222536A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 光学式エンコーダ及びエンコーダ用スケール |
| CN103605207A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-02-26 | 南开大学 | 一种基于偶氮苯材料的光控回音壁模式产生系统 |
| WO2016130594A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | Washington University | Micro-resonator and fiber taper sensor system |
| CN109065600A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种偏光模组和显示面板 |
| CN111722448A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-09-29 | 南开大学 | 基于微结构光纤回音壁模式微腔的磁控可调谐太赫兹轨道角动量光束生成器 |
-
2021
- 2021-10-25 CN CN202111238428.6A patent/CN113984095B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003222536A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 光学式エンコーダ及びエンコーダ用スケール |
| CN103605207A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-02-26 | 南开大学 | 一种基于偶氮苯材料的光控回音壁模式产生系统 |
| WO2016130594A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | Washington University | Micro-resonator and fiber taper sensor system |
| CN109065600A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种偏光模组和显示面板 |
| CN111722448A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-09-29 | 南开大学 | 基于微结构光纤回音壁模式微腔的磁控可调谐太赫兹轨道角动量光束生成器 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| CONGZHOU LIANG: "Laser-tuned whispering gallery modes in microbottle silica resonators based on azobenzene-doped polyvinyl alcohol film", 《OPTICAL ENGINEERING》, 6 February 2020 (2020-02-06) * |
| ZHONGHUA GONG: "Light-Controlled Exceptional Point Sensor Based on Azo-Functionalized Whispering Gallery Mode Microcavity", 《IEEE SENSORS JOURNAL》, 31 May 2022 (2022-05-31) * |
| 张翔宇;康明;刘会刚;刘海涛;: "非厄米光学系统中奇异点的传感应用", 中国激光, no. 03 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114966110A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-30 | 浙江大学 | 一种非厄米奇异点光学微腔加速度传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113984095B (zh) | 2024-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lokman et al. | Optical fiber relative humidity sensor based on inline Mach–Zehnder interferometer with ZnO nanowires coating | |
| US7307732B2 (en) | Photonic crystal interferometer | |
| Tong et al. | Relative humidity sensor based on small up-tapered photonic crystal fiber Mach–Zehnder interferometer | |
| Alvarez-Herrero et al. | High-sensitivity sensor of low relative humidity based on overlay on side-polished fibers | |
| CN102778306A (zh) | 光子晶体光纤折射率温度传感器、制作方法及测量系统 | |
| Cocorullo et al. | Thermo-optic effect exploitation in silicon microstructures | |
| CN111337060A (zh) | 一种基于并联结构游标效应的混合型传感器及其制作方法 | |
| Qian et al. | Demonstrations of centimeter-scale polymer resonator for resonant integrated optical gyroscope | |
| Lokman et al. | Tapered fiber coated with hydroxyethyl cellulose/polyvinylidene fluoride composite for relative humidity sensor | |
| CN110987228A (zh) | 由纯石英材料构成的高灵敏度光纤高温传感器及制备方法 | |
| CN113984095B (zh) | 基于偶氮苯集成的光控回音壁模式微腔奇异点调控系统 | |
| CN106895942B (zh) | 一种光纤端面薄膜型气压传感器的制备方法及制备装置 | |
| CN109253986B (zh) | 一种级联傅里叶变换光谱仪的双环光学传感器 | |
| Li et al. | A bandwidth response humidity sensor with micro-nano fibre Bragg grating | |
| CN102650553A (zh) | 波长可调谐光电探测器、光波长探测系统及方法 | |
| Cheng et al. | Simultaneous measurement of ultraviolet irradiance and temperature by employing optical fiber SPR sensor with Ag/ZnO/PDMS coating | |
| Li et al. | Comparative study on sensing properties of fiber-coupled microbottle resonators with polymer materials | |
| CN102608043B (zh) | 激光环路光子晶体气室式痕量气体分子浓度测量方法 | |
| Casas-Bedoya et al. | Chip scale humidity sensing based on a microfluidic infiltrated photonic crystal | |
| CN111751330A (zh) | 一种基于d形光纤石墨烯异质结的等离激元气体传感器 | |
| EP1794573A2 (en) | Photonic crystal interferometer | |
| CN114486792B (zh) | 一种基于近红外双波长光子晶体慢光波导的光热干涉光谱气体传感装置及检测方法 | |
| Ascorbe et al. | Optical fiber humidity sensor based on a tapered fiber asymmetrically coated with indium tin oxide | |
| Han et al. | Ultrafast miniature humidity sensor based on single-sided microsphere resonator | |
| Jing et al. | Highly Sensitive FBG-FP sensor for Simultaneous Measurement of Humidity and Temperature |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |