光子晶體光纖的特性研究和制備的案例
光子晶體光纖環偏振耦合強度溫度特性實驗研究
摘要 以光子晶體光纖環為研究對象，利用白光干涉儀測試了不同溫度下保偏光子晶體光纖環和普通保偏光纖環內部的偏振交叉耦合強度分布，分析了光纖環中固定耦合點不同溫度下的偏振耦合強度變化。結果表明，在 -40 ℃~50 ℃的溫度條件下，保偏光子晶體光纖環偏振耦合強度最大變化率為0.97%；普通保偏光纖環偏振耦合強度的變化率為4.71%，約為保偏光子晶體光纖環的5倍。實驗研究證明，光子晶體光纖環的偏振交叉耦合強度溫度穩定性高于普通保偏光纖環的偏振交叉耦合強度的溫度穩定性。
關鍵詞 相干光學；溫度特性；白光干涉法；偏振耦合強度；光子晶體光纖環
1 引 言
近年來，由于光子晶體光纖（PCF）具有高雙折射、溫度穩定性好、抗輻射能力強等諸多優于傳統光纖的優點，其在光纖傳感領域尤其是光纖陀螺上的應用已經逐步成為研究熱點，并引起了國內外眾多研究機構的高度重視。
偏振誤差是陀螺中主要的非互易相位誤差，光纖環中的偏振交叉耦合情況是引起偏振誤差的因素之一，其穩定性影響陀螺的精度和長期穩定性。近幾年，各研究單位分別對保偏光纖環偏振耦合強度的溫度穩定性、雙折射色散對偏振耦合強度的影響
等進行了研究。在光子晶體光纖方面，北京航空航天大學的Ma等測試了全溫條件下雙折射的溫度特性。目前，對于光子晶體光纖環內偏振交叉耦合強度的溫度穩定
性研究尚未見報道。
本文利用白光干涉儀（OCDP）對采用四極對稱繞法繞制的光子晶體光纖環和普通保偏光纖環在不同溫度下的偏振交叉耦合分布進行了實驗研究。
2 測量原理
基于白光干涉儀的白光干涉法（一種光學相干域的偏振測試技術）可實現光纖環對稱性的分析、光纖環內部偏振交叉耦合的分布測量[。白光干涉儀(OCDP)采用白光干涉原理，其系統結構如圖1所示。
展開 中科院長春應化所李占偉副研究員和孫昭艷研究員團隊在三維膠體光子晶體的組裝和調控機制領域取得重要進展
光子晶體是一類在光學尺度上具有周期性介電結構的人工有序微結構。與半導體晶體對電子的控制類似，光子晶體能夠對光子的存儲和傳播進行有效地控制。而且，由于光子之間沒有相互作用，其對光子可以實現比電子更精確的控制，從而進一步提升芯片的性能。這就使得光子晶體材料在光通信、量子計算、光電子集成等領域的應用前景不可估量。全空間禁帶三維光子晶體的獲得是諸多應用得以實現的前提?！白韵露稀钡哪z體粒子自組裝為實現全空間禁帶三維光子晶體制備提供了重要途徑。然而，如何通過簡單有效的膠體粒子自組裝策略實現三維光子晶體的結構設計與性能調控，仍是目前國際光子晶體領域極具挑戰性的課題之一。
已有光子晶體理論預測結果表明，全空間禁帶三維光子晶體通常具有低配位的非緊密堆積結構，如金剛石（diamond）和燒綠石（pyrochlore）晶格等。但是，這些三維低配位晶格在熱力學上往往是不穩定的，由各向同性球形膠體粒子直接組裝是難以實現的。通過在膠體粒子表面修飾具有選擇性結合能力的聚合物 “補丁”獲得“人工原子”，進而利用聚合物“補丁”之間的各向異性相互作用誘導膠體粒子組裝為實現三維低配位晶體結構提供了可行性。目前，基于具有特殊補丁數目、補丁排列方式和形狀的多補丁膠體粒子，理論模擬已經預測了金剛石和燒綠石等非緊密堆積晶格。但是，復雜的多補丁膠體粒子的實驗制備難度和成本同樣是非常大的。如何利用實驗上簡單易得的補丁膠體粒子自組裝構筑三維低配位晶體結構是實現三維膠體光子晶體材料需要解決的核心問題。
隨著聚合方法學的發展，基于超支化聚合物、聚合物膠束、聚合物接枝納米粒子等體系，實驗上已經能夠制備兩面神和補丁聚合物膠體粒子。
展開 化學所李明珠研究員課題組和北航程群峰教授課題組合作Angew：仿生可變色的光子晶體硅彈性體剪紙藝術
在大自然的啟發之下，科學家們提出了利用動態色彩的顯色原理來制備顯示屏的構想，并制備出了大量可以通過外部刺激（如光、電、力、熱、磁等）來調節顏色的動態結構色材料。但是，這些動態結構色材料主要是通過改變其周期結構和組成來實現色彩變化，頻繁的結構變化往往會導致微納精細結構的損傷，可重復性差；其次，現有的動態結構色材料的響應時間較長，很難實現結構色的高精度準確調控，不能滿足動態顯示的要求。因此，如何實現動態結構色的快速、精確、可重復調控，仍然是一個巨大的挑戰。
近期，
中國科學院化學研究所李明珠研究員課題組和
北京航空航天大學程群峰教授課題組合作，受蜂鳥羽毛色彩調控機制的啟發，制備了一種
柔性、機械致動、具有光子晶體涂層的彩色PhC-PDMS kirigami薄膜，能夠實現全光譜色彩的精確控制，并且可實現10000次以上的循環。研究團隊利用激光切割技術將一種非對稱的陣列結構設計賦予到PDMS載體上，然后在PDMS上構筑了由單分散小球密堆積形成的二維光子晶體薄膜，得到了PhC-PDMS kirigami。由單分散聚合物小球組裝而成的二維光子晶體的光子晶體帶隙為贗帶隙，具有很強的角度依賴性。在單軸拉伸應力的作用下，剪紙結構中的矩形鱗片會隨著拉伸強度的增強從平面薄膜中翹起，剪紙結構從二維平面結構轉化為三維立體結構，同時薄膜鱗片的顏色從紅色轉變為藍色；當應力釋放時，薄膜可恢復為初始紅色。
圖2.
展開 