一种基于等差分层结构的微流体太赫兹光子晶体光纤制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于等差分层结构的微流体太赫兹光子晶体光纤，其基本结构由纤芯、包层和左右两个水口以及微流体通道组成。其中，包层为等差分层结构，由以纤芯为中心的交替光敏树脂和空气层组成。微流体通道是在光子晶体光纤包层的第一个空气层中，与出入水口相连接的一个环形通道。本实用新型专利技术可以实现非接触式测量来监测流动液体的折射率变化，因此，在生物和化学检测和传感应用方面具有很大的发展潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等差分层结构的微流体太赫兹光子晶体光纤
本技术涉及光纤传感、测量和太赫兹检测
，具体涉及一种基于太赫兹等差微结构的微流体光子晶体光纤。
技术介绍
光子晶体光纤的发展距今已有一段时间，早在1996年，J.C.Knight等人做出来了第一根全内发射型光子晶体光纤，这根光纤是用堆砌法拉制而成的。并且，这些人在1998年又拉制了蜂窝包层带隙型空芯的光子晶体光纤。1999年，Cregan设计制成了第一根具有光子带隙效应的空芯光子晶体光纤。这使光子晶体光纤受到社会各界的广泛关注，各种不同结构的光子晶体光纤相继被制造出来，并应用到不同领域。光子晶体光纤的研究人员将在寻求新材料、新结构和实现新功能方面进行更深入的探索。由于太赫兹技术被公认为是21世纪重大的新兴科学
之一，进入21世纪，研究人员把光子晶体光纤应用到了太赫兹波段领域，这使光子晶体光纤有了进一步的发展。2002年，H.Han等人突破了用石英作为成型材料的传统，做出了以聚乙烯为基底材料的光子晶体光纤，这种光纤减小了损耗，实现了太赫兹波的低损耗和低色散传输。2014年，汪静丽等人设计了一种基于菱形空气孔的太赫兹光子晶体光纤，在一定范围内实现单偏振单模传输。2016年，RabiulHasanM等人提出了一种陀螺式的太赫兹光子晶体光纤，不仅可以获得极高的双折射率，还降低了损耗。目前，对于太赫兹光子晶体光纤，研究人员主要通过引入尺寸不同和形状不同的空气孔，实现光子晶体光纤的一些特殊功能。太赫兹光子晶体光纤集合了太赫兹和光子晶体光纤的特性。太赫兹技术具有高分辨率、强穿透性和很好的安全性以及指纹光谱特性。光子晶体光纤的光子带隙特性可以方便的控制电磁波的传播。两者相结合的太赫兹光子晶体光纤，当光子晶体的尺寸和太赫兹波相当，就可以实现对太赫兹波段的调用。这使太赫兹光子晶体光纤在通信、安全检测和生物和化学检测方面具有很大的应用潜力。
技术实现思路
本技术旨在提供一种非接触式测量技术来检测流动液体的折射率变化，具体提供了一种基于等差分层结构的太赫兹光子晶体光纤。所述的基于等差分层结构的太赫兹光子晶体光纤，其基本结构由纤芯、包层和左右两个水口以及微流体通道组成，其中，包层为等差分层结构，由以纤芯为中心的光敏树脂层和空气层交替排布而成，微流体通道是在光子晶体光纤包层的第一个空气层中，与出入水口相连接的一个环形通道。该微流体通道支持共振缺陷状态，可以优化太赫兹光子晶体光纤的频谱响应。左右两个水口是一个为出水口，另一个为入水口，出入水口是对称的两个结构。纤芯为圆形空气孔，位于光纤横截面中心，被包层包围。所述的包层具有等差分层结构，由圆形的光敏树脂层和圆形的空气层组成，以纤芯为中心的光敏树脂层和空气层交替排布，即一层光敏树脂，一层空气这样交替排列在位于中心的圆形纤芯周围。每个光敏树脂层和每个空气层的厚度相同。所述的出入水口贯穿进包层上半部分，水口底部与第一个空气层相连通到第一个光敏树脂层外侧，对称分布在包层上半部分的左右两侧，距光子晶体光纤两端端面2mm。所述的微流体通道位于包层的第一个空气层，与出入水口相连。为了使液体充满第一个空气层，在左右两侧距光纤两端端面1.9mm处加环形壁密封第一个空气层，这个密封的空气层即为所述的微流体通道。所述的成型材料为光敏树脂。本技术具备以下优点：1、采用圆形的包层结构，结构中心对称，使各部分的特性基本一致。2、对称且位于光子晶体光纤上半部分的出入水口设计，能够减少光子晶体光纤下半部分的损耗，便于使液体充满整个通道。3、易于使用3D打印技术制备出本技术所用的太赫兹光子晶体光纤。4、本技术可以通过非接触式测量来监测流动液体的折射率变化，因此，在生物、化学的检测和传感应用方面具有很大的发展前景。附图说明图1是基于等差分层结构的微流体太赫兹光子晶体光纤整体示意图。图2是微流体太赫兹光子晶体光纤横截面示意图。图3是微流体太赫兹光子晶体光纤出入水口及微流体通道示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1-入水口；2-第一个空气层(微流体通道环形壁)；3-光敏树脂层；4-空气层；5-纤芯；6-出水口；7-微流体通道。具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细的描述。基于等差分层结构的太赫兹光子晶体光纤由纤芯、包层和左右两个水口以及微流体通道组成，其中，包层为等差分层结构，由以纤芯为中心的光敏树脂层和空气层交替排布而成，微流体通道是在光子晶体光纤包层的第一个空气层中，与出入水口相连接的一个环形通道。左右两个水口是一个为出水口，另一个为入水口，出入水口是对称的两个结构。纤芯为圆形空气孔，位于光纤横截面中心，被包层包围。位于中心的圆形纤芯直径为3mm。光子晶体光纤的总长度为62mm。包层具有等差分层结构，由以纤芯为中心的圆形的光敏树脂层和空气层交替排布而成，即一层光敏树脂，一层空气这样交替排列在位于中心的圆形的纤芯周围。每个光敏树脂层和每个空气层的厚度均为0.8mm。包层共有11层，6层光敏树脂和5层空气层。出入水口底部与第一个空气层相连通，贯穿进包层上半部分，高度为13mm，内径为3mm，外径为4mm，对称的分布在包层上半部分的左右两侧，与光子晶体光纤两端端面的距离为2mm。微流体通道与出入水口相连，在包层的第一个空气层。为了使液体放置在第一个空气层中，在左右两侧距光纤两端端面1.9mm处加厚度为0.1mm的环形壁密封第一个空气层，这个密封的空气层即为所述的微流体通道。微流体通道的总长度为57.2mm。本技术使用3D打印机制备，采用光固化成型技术，采用的成型材料为光敏树脂，此材料在140GHz时的折射率为1.679。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于等差分层结构的微流体太赫兹光子晶体光纤，其基本结构由纤芯、包层和左右两个水口以及微流体通道组成，其中，包层为等差分层结构，由以纤芯为中心的光敏树脂层和空气层交替排布而成，微流体通道是在光子晶体光纤包层的第一个空气层中，与出入水口相连接的一个环形通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于等差分层结构的微流体太赫兹光子晶体光纤，其基本结构由纤芯、包层和左右两个水口以及微流体通道组成，其中，包层为等差分层结构，由以纤芯为中心的光敏树脂层和空气层交替排布而成，微流体通道是在光子晶体光纤包层的第一个空气层中，与出入水口相连接的一个环形通道。


2.根据权利要求1所述的基于等差分层结构的微流体太赫兹光子晶体光纤，其特征在于，光纤纤芯为圆形空气孔，位于光纤横截面中心，被包层包围。


3.根据权利要求1所述的基于等差分层结构的微流体太赫兹光子晶体光纤，其特征在于，光纤包层为等差分层结构，由圆形的光敏树脂层和圆形...

【专利技术属性】
技术研发人员：石嘉，苏梦雅，徐伟，田琳琳，董璐，杨帆，吴亚杰，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12