微驱动技术由于驱动方式的多样性和应用的广泛性, 在近年来受到了越来越多的关注。本文提出一种利用飞秒激光同时实现微结构加工和旋转驱动的技术。利用双光子聚合加工直径20～30 μm的微转子结构, 然后结合空间光调制器调制出带有光学轨道角动量的光场, 实现对微转子结构的旋转驱动, 并获得了40 r/s的转动速率。详细介绍了利用飞秒激光直写技术加工可运动微转子结构的实验过程与优化参数, 利用空间光调制器生成了不同拓扑荷的涡旋光, 研究了其传播与聚焦特性, 并用于驱动转子的顺、逆时针旋转运动。这种可控光学驱动技术在微流控、光镊技术、靶向药物运输、细胞动态行为等领域具有广阔的应用前景。

提出并设计了基于侧边抛磨传感臂结构的光纤Mach-Zehnder干涉结构, 并对其温度传感特性进行了研究。通过将两支分光比为50∶50的1×2端口光纤耦合器相对熔接, 构建光纤Mach-Zehnder干涉结构, 采用单模光纤作为干涉结构的参考臂。基于侧面研磨技术在3m长纤芯/包层尺寸为9/125μm的单模光纤上进行抛光, 抛光时长为5h, 制备了研磨长度为20mm、深度为50μm的光泄露窗作为干涉结构的传感臂, 提高传感器的灵敏度。采用宽带光源对Mach-Zehnder干涉结构的透射光谱进行测试, 干涉周期为0.66nm。实验中对传感结构进行了温度测试及分析, 选取波谷位置为1551.48nm作为测试点。在25~60℃的升温范围内干涉条纹向长波方向移动3.97nm, 传感器的温度灵敏度为115.4pm/℃。不同温度下对应波谷的波长位移量与外界温度呈现良好的线性关系, 线性度为0.9940, 功率漂移小于1.66dB, 具有较好的功率稳定性。

提出并设计了一种基于飞秒激光直写制备光纤布拉格光栅阵列的C+L波段掺铒光纤激光器, 实现了波长可切换的单波长及双波长激光输出。采用飞秒激光透过聚酰亚胺光纤保护层在纤芯直写的方法, 分别实现周期为538、542、547 nm的光纤布拉格光栅刻写, 单个光栅栅区长度3 000 μm。作为选频器件的光栅阵列反射波长分别为1 555.5、1 569.6、1 583.8 nm; 选用长度为 3 m的C波段和10 m的L波段掺铒光纤组合作为激光器增益介质, 结合泵浦源、光纤布拉格光栅偏振控制器及宽带全反镜构成线形腔结构光纤激光器。实验结果表明: 激光器工作阈值为35 mW, 通过调节偏振控制器能够实现1 555.4、1 569、1 583.2 nm单波长激光可切换输出, 激光3 dB线宽0.05 nm, 边模抑制比大于35 dB; 实验中分别对单波长激光的光谱稳定性进行了测试, 10 min内最大功率波动小于0.98 dB; 通过调节偏振控制器可分别实现1 569、1 583.2 nm以及1 555.4、1 569 nm双波长激光同时输出, 在10 min监测时间内, 输出激光功率变化分别小于1.14 dB和 4.48 dB。