本發明基于介質硅納米粒子的局域光場增強和零后向散射特性，提供了一種介質硅光子晶體光纖及其制作方法。
背景技術：
光子晶體光纖，又稱微結構光纖，相關概念最早由rusell于1992年提出，隨后由birks于1995年從理論上驗證了其導光性能，并與1999年首次成功制備。它可通過亞波長周期微結構實現對光信號的空間調制，近年來在非線性光學、激光誘導傳輸、生物醫學成像、光學傳感、量子光學器件等領域受到廣泛關注并獲得迅速發展。未來該技術在其他科研和工程領域還會開辟更多的研究方向，也亟需在更多領域拓展其應用范圍。
傳統光子晶體光纖是由石英與空氣組成的周期排列二維結構，其制作工藝是通過將特定幾何尺寸的石英毛細管堆積來制作預制棒，再將預制棒放在光纖拉絲塔中，采用精確控制加熱溫度、惰性氣體壓強和拉制速度來制備符合尺寸要求的光子晶體光纖。受到以上三個條件及其穩定性的限制，采用預制棒拉制技術制備的光子晶體光纖的幾何結構參數難以精確控制。正是由于光子晶體光纖的制備技術復雜，目前國際上僅nktphotonics公司能提供商用化的光子晶體光纖，處于壟斷地位，因此光子晶體光纖價格居高不下，也在客觀上限制了光子晶體光纖相關應用的發展。
從近年來相關研究進展可看出：相對于表面等離子體納米結構，具有mie諧振特性的高折射率介質硅納米粒子可以保證電場和磁場偶極子模式共存，進而利用電、磁場相互作用產生局域光場增強效應，有效增強表面熒光和拉曼散射，并且不會產生自加熱現象，適合對熱敏感生物樣品的高精度檢測；當電、磁場強度相當時，可有效減小甚至近乎消除后向散射，可用于減小背景噪聲，提高微型傳感器件性能；所產生fano諧振現象的q值更高，可用于實現痕量分子濃度或單分子探測，并在此基礎上開發高分辨率、高集成度的微型生物傳感器。
同時，通過在光纖表面自組裝納米粒子膠體，實現傳感器件性能改進的相關研究工作中，所使用的基元均為聚合物納米粒子或金屬納米粒子，尚未出現將介質納米粒子膠體自組裝結構與光纖結構或光纖傳感技術相結合，并設計先進傳感器件研究的報道。
技術實現要素：
本發明提供了一種介質硅光子晶體光纖及其制作方法，解決了目前介質硅納米粒子結構只能在平面結構上通過昂貴的納米加工設備制作的問題，結合介質硅納米粒子、光學uv膠和石英毛細管。
為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：
一種介質硅光子晶體光纖，包含有介質硅納米粒子、光學uv膠、微米光纖，介質硅納米粒子借助超聲波振蕩均勻分散并懸浮微米光纖的光學uv膠5中，形成三維光子晶體結構。
其中，介質硅納米粒子1的形狀為球形，直徑為100nm；微米光纖2的材質為石英，折射率為1.46，內徑為20微米，外徑為150微米，由普通單模光纖經過高溫拉伸法制備得到。光學uv膠5的折射率為1.37。
上述的介質硅光子晶體光纖制作采用的技術方案是：
(1)利用微量生物注射器將含有介質硅納米粒子1的光學uv膠5注入微米光纖6中，借助超聲波振蕩技術使介質硅納米粒子1均勻分散并懸浮在光學uv膠5中，即形成三維光子晶體結構；
(2)使用顯微鏡7實時監測光子晶體結構，并通過寬譜激光器3和光譜分析儀4實時監測透射光譜變化，待觀測到光子晶體光纖的特征透射光譜時啟動紫外光固化器8將光學uv膠5固化，截取固化后的石英毛細管，得到介質硅光子晶體光纖。
其中，寬譜激光器3的波長范圍為1520-1560nm，光譜分析儀4的波長探測范圍為1200-2000nm，可用于光纖透射光譜的實時觀測，以結合顯微鏡7來確定光子晶體結構的形成。紫外光固化器8的功率為125w，可使光學uv膠5在5s內快速固化，將光纖結構固定。
與現有技術相比，本發明的有益效果是
1)本發明提出的一種介質硅光子晶體光纖的制作方法，可以通過選取不同參數或類型的介質硅納米粒子、不同折射率的光學uv膠和不同尺寸的石英毛細管，構建所需的光子晶體光纖；
2)本發明提出的一種介質硅光子晶體光纖的制作方法，相比于傳統光纖光柵的制備工藝來說，該方法制備速度快、所需設備簡單，可以節省光子晶體光纖的制作成本。
3)本發明提出的一種介質硅光子晶體光纖的制作方法，該方法更加環保和高效，所制備的光子晶體光纖具有常規光子晶體光纖的光學特性。
附圖說明
附圖1為一種介質硅光子晶體光纖的制作方法示意圖。
圖中：1介質硅納米粒子；2微米光纖；3寬譜激光器；4光譜分析儀；5光學uv膠；6石英毛細管；7顯微鏡；8紫外光固化器。
具體實施方式
下面通過具體實施方式闡明本發明的實質特點和顯著進步。
一種介質硅光子晶體光纖的制作方法，與傳統光子晶體光纖制備工藝相比，采用uv膠自身呈液體狀、透明并且易摻雜的特點，實現介質硅納米粒子在其中的均勻分布，形成并制備三維光子晶體結構光纖，介質硅納米粒子1、微米光纖2、寬譜激光器3、光譜分析儀4、光學uv膠5、石英毛細管6、顯微鏡7、紫外光固化器8。具體實施方式是利用微量生物注射器將含有介質硅納米粒子1的光學uv膠5注入石英毛細管6中，借助超聲波振蕩技術使介質硅納米粒子1均勻分散并懸浮在uv膠5中，即形成三維光子晶體結構，使用顯微鏡7實時監測光子晶體結構的形成過程，并結合寬譜激光器3和光譜分析儀4實時監測透射光譜變化，待觀測到光子晶體光纖的特征透射光譜時啟動紫外光固化器8將光學uv膠5迅速固化，即可將介質硅光子晶體結構固定在石英毛細管中，截取固化后的石英毛細管，就可得到介質硅光子晶體光纖。其中，介質硅納米粒子1的形狀為球形，直徑為100nm，微米光纖2的材質為石英，折射率為1.46，由普通單模光纖經過高溫拉伸法制備得到，直徑為2微米，寬譜激光器3的波長范圍為1520-1560nm，光譜分析儀4的波長探測范圍為1200-2000nm，可用于光纖透射光譜的實時觀測，以結合顯微鏡7來確定光子晶體結構的形成，光學uv膠5的折射率為1.37，石英毛細管6的內徑為20微米，外徑為150微米，折射率為1.46，紫外光固化器8的功率為125w，可使uv膠在5s內快速固化，將光子晶體結構固定。
本發明利用uv膠作為介質硅納米粒子的基液，因此可借助uv膠的紫外固化特性得到固化的介質硅光子晶體光纖。相比于傳統光子晶體光纖制作工藝，該方法成本低、制備速度快、所需設備簡單、光纖參數可靈活控制，可以大大節省光子晶體光纖的制作成本。同時，構建光子晶體光纖的介質硅納米粒子、uv膠折射率和石英毛細管可以根據實際應用需要選擇所需幾何尺寸和功能修飾材料，來制備多種類型光子晶體光纖，豐富相關研究內容。