第 42 卷，第 12 期 ,
2005 年 12 月 激光与光电子学进展
纳米光纤传感器
童利民 1 楼静漪 2
1 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室，杭州 310027
蓸2 浙江大学 硅材料国家重点实验室，杭州 310027 蔀
摘 要 根据纳米光纤的倏逝波传输特性，提出将亚波长直径氧化硅纳米光纤用于光学传感器的研究设想。通过求解
Maxwell 方程，得到由于周围环境折射率变化而引起的光纤传导模的位相改变，并由此计算传感器的灵敏度。研究结果表
明，使用纳米光纤研制传感器，可以获得比微米级光纤或波导传感器更小的结构尺寸和更高的灵敏度。
关键词 纳米光纤 倏逝波 光纤传感器
光纤传感是上世纪 70 年代后 使用的光波导，特别是在使用高灵
期发展起来的一项光学检测技术， 敏度的干涉位相检测等技术时，要
它利用光在媒质中的强度、位相、 求光波导具备低传输损耗等特性，
偏振等特性变化，来检测诸如温 以保持传输光信号的相干性和偏
度、压力、浓度等一系列物理量、化 振性，以及减小光学泄漏和散射对
学量或生物量的变化，具有灵敏度 测量结果的影响，对于常规的大尺
高、响应速度快、抗电磁干扰、抗腐 寸光纤或波导结构，这一点不难做
蚀性强等优点，已经在科研、工业、 到，但是对于直径小于传输光波长
环境、医疗、军事等很多方面得到 的亚波长宽度光波导，要获得低传 图 1200nm 直径氧化硅光纤的扫描电
了广泛应用，具有广阔的应用潜力 输损耗，对波导的直径均匀性和表 镜照片
[1]
和发展前景 。 面粗糙度有非常高的要求，常规技 长的 He-Ne 激光时，大约 76%的
使用光学倏逝波的光纤或波 术难以达到。 传输光能量以倏逝
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