【仪表网 研发快讯】近日，武汉光电国家研究中心熊伟教授团队与光电信息学院孙琪真教授团队合作提出了一种基于飞秒激光直写与化学气相聚合的3D微封装方法，将光纤端面Fabry–Pérot传感器的封装尺寸缩小至百微米级，并显著提升抗流体与机械干扰能力，从而获得了稳定的高信噪比传感性能。相关成果以“Monolithic 3D micro-encapsulation on optical fiber tips via femtosecond laser direct writing”为题发表在国际制造领域期刊《极端制造》(International Journal of Extreme Manufacturing)。
光纤端面的多功能集成因其具有高灵敏度、体积小以及抗电磁干扰等优势而受到广泛关注。然而，受外部封装体积庞大和抗干扰能力不足的限制，光纤端面功能传感器在复杂环境下的微型化和长期稳定监测能力仍是一项持续性的挑战。为此，该研究创新提出了一种基于飞秒激光直写(FsLDW)与气相沉积(CVP)的3D微封装策略，在光纤端面直接构建密封Fabry–Pérot微腔，实现传感器封装尺寸从传统厘米级到百微米级的跨越。通过该方法，光纤端面Fabry–Pérot传感器无需外部机械封装，大幅提升了器件的集成度与结构紧凑性。
封装后的光纤FPI传感器在多种复杂环境测试中均表现出优异性能。在光谱稳定性测试中，密封器件能够在水流和液体折射率扰动下保持稳定光谱响应；在声学响应下，器件在24小时声学激励过程中仍可维持稳定输出；在机械振动测试中，器件经过10 000次循环后仍保持稳定信号。同时，封装后器件实现了超过一个数量级的谱稳定性提升，并获得了26.4 dB的长期信号对比度增益。实验数据表明，该策略不仅提升了器件结构强度，显著增强了传感系统在动态环境中的可用性。
该研究通过将飞秒激光直写与气相沉积封装策略相结合，实现了光纤端面三维微结构与密封功能的一体化集成，显著提升了光纤Fabry–Pérot传感器在复杂环境中的稳定性与可靠性。未来，该技术有望进一步向高通量与规模化制造发展，例如通过多焦点并行写入提升加工效率，同时结合新型功能材料与特种气体封装拓展多参数感知能力。此外，随着光子集成与智能制造的发展，该策略可进一步拓展至片上光子器件、微腔与微透镜系统，推动高集成度、智能化光纤传感系统在生物医疗、海洋探测及极端环境监测等领域的应用。
武汉光电国家研究中心范旭浩博士和光电信息学院李良晔博士为论文共同第一作者，熊伟教授和孙琪真教授为共同通讯作者。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省创新群体等项目资助。
所有评论仅代表网友意见，与本站立场无关。