微流体光波导器件研究进展.pdf

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1、激光与光电子学进展Laser&OptoelectronicsProgress~20144中国激光》杂志社微流体光波导器件研究进展李儒健唐雄贵廖进昆郭海博尹根电子科技大学光电信息学院，四川成都610054摘要微流体光波导器件是一种基于微流体调控的新型光学功能器件，在生物医学和环境监测等领域中具有广阔的应用前景。介绍了微流体光波导器件的基本结构，分析了微流体光波导器件的工作原理，阐述了微流体光波导器件的研究现状，并指出了其发展趋势。关键词光学器件；微流体；光开关；微流控分布式反馈染料激光器；可调光功率分束器；可调光衰减器中图分类号0436．1文献识别码Ado

2、i：10．3788／LOP51．010004RecentDevelopmentinMicrofluidicOpticalWaveguideDevicesLiRujianTangXiongguiLiaoJinkunGuoHaiboYinGenSchoolofOpto—ElectronicInformation，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaChengdu，Sichuan610054，ChinaAbstractMicrofluidicopticalwaveguidedevicesarenov

3、elopticalcomponentsbasedonturningmicrofluidic，whichhavewidepotentialapplicationsinbiomedicalandenvironmentmonitoringandSOon．Wedescribetheelementstructuresandpresenttheoperationprinciplesofmicrofluidicopticalwaveguidedevices．Therecentdevelopmentsintheareaofthemicrofluidicwaveguide

4、devicesarereviewed，andtheresearchtendencyinnearfutureispredicted．Keywordsopticaldevices；micrOnuidics：opticalswitch；optofluidicdistributedfeedbackdyelaser；variableopticalpowersplitter；variableopticalattenuator0CIScodes230．3990；230．4000；230．73701引言近年来，微流体光波导器件已引起人们的广泛关注与重视，这种新型结构的光

5、学器件在生物传感、化学分析和环境监测等方面有着广泛的潜在应用。微流体光波导器件具体结构形式多样，根据芯层和包层界面的不同，可将微流体光波导器件分为两类：1)基于固一液界面的微流体光波导器件；2)基于液一液(L)界面的全流体光波导器件。基于固一液界面的微流体器件通常采用有机聚合物来设计、制作微流体通道，调控所注入流体，使其在微通道内流动，流体和有机聚合物分别作为波导器件的芯层或包层。而对于液一液界面的全流体光波导器件，是将两种不同折射率的液体分别通入微管道，由于液体的层流特性，通人的两种液体分别作为波导的芯层和包层，通过控制液体的流速或折射率，达到对波导内

6、传输光的调控。微流体光波导器件的具体制造技术多种多样，具体包括传统光刻、软刻蚀技术、纳米压印和飞秒激光三维微加工技术等，这些微细加工技术的进步与发展有力地推动了微流体光波导器件的研究。目前，人们提出了多种微流体光波导器件的实现方案，如光开关、光波长调制器、可调光功率分束器、可调光衰减器和微流控分布式反馈(DFB)染料激光器等。本文介绍了微流体光波导器件的基本结构和工作原理，阐述了其研究现状，最后对其发展趋势进行了探讨。收稿日期：2013一O9一ll；收到修回稿日期：2013—10—28；网络出版日期：2013—12—26基金项目：国家自然科学基金(609

7、08024)、中央高校基本科研业务费(ZYGX2011J050)作者介绍：李儒健(1989一)，男，硕士研究生，主要从事微流体元器件方面的研究。E—mail：lirujian．fly@163．com导师简介：唐雄贵(1974一)，男，博士，副教授，主要从事微光学、集成光学等方面的研究。E—mail：tangxg@uestc．edu．ca本文电子版彩色效果请详见中国光学期刊网www．opticsjourna1．net7’51，010004(2014)激光与兴电字学进展www．opticsjourna1．net2微液体光波导结构和原理2．1固一液界面的微流体

8、光波导结构和原理固一液界面的微流体光波导的常见结构如图l所示，用固体制作一个微流