微纳光纤是一种直径接近或小于传输光真空波长的一维自由导波结构，通常由加热玻璃光纤在高温下通过物理拉伸方法制备。典型的微纳光纤具有表面光滑、直径均匀、力学性能优良、强光场约束、强倏逝场、表面场增强及直径/波长依赖的大波导色散等特性，而且光传输损耗远低于同等直径/线宽的所有其他形式的微纳光波导，在光学近场耦合、传感、原子光学、非线性光学及光纤激光技术、光力操控等领域具有良好的应用前景。本文基于微纳光纤的基本传输特性，介绍近年来本研究组在微纳光纤的精确制备、近场耦合、传感与非线性器件等方面的主要研究进展，同时简要提及国内外其他研究组同期相关工作，最后对该方向的研究进行简要总结与展望。

表面等离激元是一种存在于金属(或掺杂半导体)-介质界面的电磁极化和振荡现象，可以显著增强纳米尺度光与物质的相互作用，在波导、生化传感、超快调制、探测以及非线性光学等领域具有重要应用前景。表面等离激元的激发主要采用受衍射极限限制的光学激发方式，通常需要棱镜、光栅等大尺寸光学元件的辅助，这极大限制了等离激元器件的小型化和片上高密度集成。通过将等离激元纳米结构和隧道结集成起来，低能量的隧穿电子可以直接激发该结构的等离激元模式，具有超小尺寸、超快调制速度等优点。本文将回顾基于电子隧穿效应的表面等离激元激发的研究历史，并着重介绍该领域的最新研究进展。

微纳光纤是一种直径接近或小于传输光波长的波导, 由物理拉伸方法制得, 具有表面光滑、直径均匀性好、机械性能高、强光场约束、强倏逝场、表面场增强效应及反常波导色散等特性, 在光通信、激光、传感检测、非线性光学、量子光学等领域具有重要的应用前景。主要介绍了微纳光纤在传感器、调制器和激光器等方面的应用, 以及微纳光纤的未来发展趋势。

微纳光纤(MNF)是直径接近或小于光波长的一种新型光纤。近年来,微纳光纤因在光流控传感器方面的重要应用受到了广泛关注。首先简要介绍了微纳光纤的制备方法和导波特性,然后重点介绍了强度调制型和相位调制型光流控微纳光纤传感器在高灵敏、快响应、小尺寸生化传感中的研究进展,最后对光流控微纳光纤传感器的研究及应用进行了总结及展望。

微纳光纤是一种直径接近或小于传输光波长的纤维波导,由于纤芯和包层折射率差较大,具有强光场约束、强倏逝场、低损耗、反常波导色散、表面均匀性好和机械性能高等特性。近年来,以纳米材料作为饱和吸收体的被动锁模激光器成为超短脉冲激光技术方向的研究热点。得益于微纳光纤的强光场约束能力及大比例倏逝场,纳米材料与微纳光纤的复合结构能显著增强光与物质的相互作用,进而降低该复合结构的饱和吸收阈值,为超短脉冲产生和非线性动力学等研究提供一个新颖而灵活的平台。同时,微纳光纤因具有反常波导色散、光谱滤波、饱和吸收和偏振敏感等特性,在激光器的色散调控、偏振锁模等方面获得应用。介绍了微纳光纤的制备和特性以及在锁模激光方面的典型应用和相关技术的最新进展,并就未来的发展方向进行了展望。

Coupling between subwavelength-diameter silica wires and silicon-based waveguides is studied using the parallel three-dimensional (3D) finite-different time-domain method. Conventional butt-coupling to a silica-substrated silicon wire waveguide gives above 40% transmission at the wavelength range from 1300 to 1750 nm with good robustness against axial misalignments. Slow light can be generated by counter-directional coupling between a silica wire and a two-dimensional (2D) silicon photonic crystal slab waveguide. Through dispersion-band engineering, 82% transmission is achieved over a coupling distance of 50 lattice constants. The group velocity is estimated as 1/35 of the light speed in vacuum.

提出了从玻璃直接拉制微纳光纤的方法, 制备了高质量的稀土掺杂微纳光纤, 并使用掺杂微纳光纤研制了微光纤环形结激光器, 显示了掺杂微纳光纤在有源光纤器件小型化方面的良好应用前景。

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。