1. 研究目的与意义（文献综述）
随着光纤通信技术的迅速普及与发展，人类社会日益趋于信息化社会。然而由于光纤传输容量的不断提高、器件尺寸的不断下降，传统电信号处理设备开始面临“电子瓶颈”[1]的限制，为打破传统设备的局限，人们展开了全光信号处理研究的热潮。全光信号处理技术避免了光-电-光的转换，全部采用光波技术完成信息的传输与交换，有效的解决了“电子瓶颈”的限制问题，是通信网向宽带、大容量发展的首选方案。为了实现全光网络这一设想，人们需要开发出一些体积更小，结构简单，性能稳定的光学器件，即微型光学器件[2]。可随着这些器件小型化的同时，它们的制作成本也变得越来越高，因而开发一种新的低成本又便于集成的微光学技术变得尤为重要。
光学谐振腔是一个重要的光学器件，它可以在不影响其他信道信号的同时分路成不同的信号，在光纤传感[1]、光通讯器件[2]里有着广泛的应用。而微型谐振器由于在很小的尺寸上实现，集成度很高，自由谱宽（fsr）也比较大。除了在分叉复用器，滤波器[3]的应用，它在调制器[4]，光学延迟线[5]，生物传感检测[6]上也有潜在的应用。其中微纳光纤环形（knot型）谐振腔由于其构造简单，方便，体积小，损耗低，结构、性能较稳定等优点，有着较好的发展前景。
基于微纳光纤制作的环形谐振腔是利用两根平行的微纳光纤的能量传输耦合机制构筑的微纳光学器件。当波长一定的光在亚波长直径的微纳光纤中传输时，其模场半径大于微纳光纤直径，所以光在微纳光线中传输时会有部分光能量以消逝场的方式在光纤表面传播。当其遇到另一根同样具有约束力的光纤时，便可以耦合进入光纤[7]。基于微纳光纤制作的环形谐振腔，具有较好的可控性和输出光谱，制作成本低，制作工艺简单，是传感器、滤波器等的理想光学器件。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
样品制备：利用标准单模光纤，通过火焰拉伸法制备长锥区的微纳光纤。利用电动平移台拉伸光纤两端进行打结，进而制备出一定尺寸的结型环形谐振腔。
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图一 火焰拉伸法制备微纳光纤 材料表征：对微纳光纤谐振腔进行结构表征和光学性能测试。在光学显微镜下测得拉制的微纳光纤直径d，打结的微纳光纤谐振腔直径D，利用光学显微镜对结型的几何结构初步判定及筛选，利通过SEM精确测定谐振腔的几何参数和微纳光纤的表面光滑成度，利用光谱分析仪对环形谐振腔的的光学特性进行测量和表征。 2.2 研究目标 1．了解微纳光纤结型环形谐振腔的常用制备工艺。 2．认识微纳光纤结型环形谐振腔的光学特性及其原理。 3．掌握微纳光纤结型环形谐振腔的加热拉伸制备工艺。 4．了解微纳光纤结型环形谐振腔的简要应用。 2.3 技术方案 1．采用火焰拉伸法制备微纳光纤。用剥线钳剥去标准光纤表面的涂覆层，并用无水乙醇清洗纤芯，防止有涂覆层附着引起加热时起火。将处理后光纤的两端固定在火焰拉伸器上，设定程序，进行拉伸。 2．微纳光纤的打结。将拉制好的足够长度的微纳米光纤粗的一段固定在载玻片上，另一端悬空；然后用预先制备的纳米探针在柔韧性很好的微纳米区打一个直径约几毫米的结；最后再用电动平移台来调节环的直径。 3．结构表征及光学性能测试。光学显微镜下测量ｄ、Ｄ，光谱仪测量其输出光谱。 |
3. 研究计划与安排
第1-2周：开题，查阅文献；
第3-5周：熟悉仪器设备和试验方法，原材料的准备；
第6-13周：集中实验；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]李晓慧，光学微环谐振腔的研究与应用[d]，2009。[2]陈一槐，基于微纳光纤环形谐振腔的理论研究[d]，2010。
[3]b. e. little, s. t. chu, h. a. haus,j. foresi,j. p. laine, mirroring resonator channel dropping filters[j],j. lightwave technol,1997:998-1005.
[4]y. lu, f. liu, m. qiu, and y. su, all-optical format conversions from nrz to bpsk and qpsk based on nonlinear responses in silicon microring resonators [j], optics express, 2007(15): 14275-14282.
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