1. 研究目的与意义（文献综述）

21世纪以来，伴随着现代科学研究对于器件的性能和集成度要求越来越高，一定程度上激励了器件的设计研究和制作工艺的迅速发展。而在超大量数据传输的光纤通信行业和微电子研究领域也对发展微纳尺度上的光子器件有着直接的需求。微纳光波导作为构成微纳光子器件和微纳光子学现象的重要单元，也成为了光子学领域发展的重要研究课题。微纳光纤自2003年被发现以来，便引起了众多学者的关注。因为与其它种类的微纳光波导 （如硅基刻蚀波导、 金属表面等离子体波导、光子晶体波导）相比，微纳光纤具有极低的耦合损耗 、粗糙度极低的波导表面、高折射率差的强限制光场、大百分比的消逝场、极轻的质量和灵活的色散特性等优点。这些特性使得微纳光纤在光纤光学、近场光学、非线性光学和量子光学等基础研究和微纳尺度的光传输、 耦合、调制、谐振、放大和传感等器件方面都具有潜在的应用价值，广泛地应用于生物、工程、化学等领域。

光纤消逝场传感器是上世纪80年代提出来的一种新型功能型的光纤传感器，其核心器件是一个传感光纤探头或者传感光纤敏感段，通过敏感段光纤或者探针来感知被测物质信息，相比于传统的传感去，具有体积小、响应速度快、抗电磁干扰能力强等有点。微纳光纤传感器主要有以下几类：微纳光纤光栅传感器、微型谐振腔，包括各种结形，环形以及圈形的微纳光纤传感器。而所有的微纳光纤传感器都是基于微纳光纤强消逝场的特性，使得入射光在光纤内传播时界面存在的消逝场与传感区域的待测物质反应，引起的一些测量参量的变化，一次来表征待测物质的相关信息。因此可以说消逝场的强弱决定了微纳光纤传感器的敏感度，增强微纳光纤中的消逝场对于整个微纳光纤传感器的设计和研究具有关键的意义。

本次的毕业设计我们将从光纤的结构入手，来设法增大光纤的消逝场。目前常见的几种传感光纤包括圆柱形、d形、s形、u形、锥形和光子晶体光纤等，都各自拥有其优缺点。而本课题的出发点是制备截面非圆形的微纳光纤。通过打破圆对称性，在圆形上增加缺口，增大在光纤外部的光场能量，并进一步研究其基本光学特性。我们准备使用截面为哑铃型的单模光纤来拉制哑铃型的微纳光纤，通过加热拉伸的方法制备出不同于传统圆柱形微纳光纤的哑铃型微纳光纤。并对其对其消逝场在空间中的分布的理论模拟工作。利用其作为光波导，完成对化学物质的吸附及吸收光谱探测，评价其化学传感的敏感特性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究目标

微纳光纤是指直径在微纳尺度的光纤。针对微纳光纤及其器件的研究是微纳光学研究领域的热点之一。作为光波导，微纳光纤导光时在其表面有强烈的消逝场，因此微纳光纤是研究光与物质相互作用的良好媒介。目前所有的微纳光纤均为圆柱形，光场强度在其截面上的分布为圆对称的近高斯型，也就是说绝大部分能量仍在微纳光纤内部传播。本次课题则从光纤结构入手，制备哑铃型光纤，对其开展相应的研究实验工作，具体如下：

1. 了解微纳光纤的常用制备方法和工艺。

2. 了解微纳光纤吸收光谱化学传感器的原理。

3. 研究计划与安排

第1周：进行开题报告的撰写；

第 2周：查阅相关文献资料；

第 3周：熟悉相关仪器设备；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 伍晓芹，王依霈，童利民. 微纳光纤及其应用[j]. 物理, 2015, 44(6):356-365.

[2] 刘子健. 微纳光纤的制备和传感性质研究[d]. 吉林大学, 2016.

[3] 罗吉. 基于微纳结构的光纤消逝场传感器特性研究[d]. 中国科学院研究生院（光电技术研究所）， 2014.