【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，武漢光電國家研究中心熊偉教授團(tuán)隊(duì)與光電信息學(xué)院孫琪真教授團(tuán)隊(duì)合作提出了一種基于飛秒激光直寫與化學(xué)氣相聚合的3D微封裝方法，將光纖端面Fabry–Pérot傳感器的封裝尺寸縮小至百微米級(jí)，并顯著提升抗流體與機(jī)械干擾能力，從而獲得了穩(wěn)定的高信噪比傳感性能。相關(guān)成果以“Monolithic 3D micro-encapsulation on optical fiber tips via femtosecond laser direct writing”為題發(fā)表在國際制造領(lǐng)域期刊《極端制造》(International Journal of Extreme Manufacturing)。
 

　　光纖端面的多功能集成因其具有高靈敏度、體積小以及抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì)而受到廣泛關(guān)注。然而，受外部封裝體積龐大和抗干擾能力不足的限制，光纖端面功能傳感器在復(fù)雜環(huán)境下的微型化和長期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)能力仍是一項(xiàng)持續(xù)性的挑戰(zhàn)。為此，該研究創(chuàng)新提出了一種基于飛秒激光直寫(FsLDW)與氣相沉積(CVP)的3D微封裝策略，在光纖端面直接構(gòu)建密封Fabry–Pérot微腔，實(shí)現(xiàn)傳感器封裝尺寸從傳統(tǒng)厘米級(jí)到百微米級(jí)的跨越。通過該方法，光纖端面Fabry–Pérot傳感器無需外部機(jī)械封裝，大幅提升了器件的集成度與結(jié)構(gòu)緊湊性。
 

　　封裝后的光纖FPI傳感器在多種復(fù)雜環(huán)境測(cè)試中均表現(xiàn)出優(yōu)異性能。在光譜穩(wěn)定性測(cè)試中，密封器件能夠在水流和液體折射率擾動(dòng)下保持穩(wěn)定光譜響應(yīng)；在聲學(xué)響應(yīng)下，器件在24小時(shí)聲學(xué)激勵(lì)過程中仍可維持穩(wěn)定輸出；在機(jī)械振動(dòng)測(cè)試中，器件經(jīng)過10 000次循環(huán)后仍保持穩(wěn)定信號(hào)。同時(shí)，封裝后器件實(shí)現(xiàn)了超過一個(gè)數(shù)量級(jí)的譜穩(wěn)定性提升，并獲得了26.4 dB的長期信號(hào)對(duì)比度增益。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該策略不僅提升了器件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，顯著增強(qiáng)了傳感系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的可用性。
 

　　該研究通過將飛秒激光直寫與氣相沉積封裝策略相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了光纖端面三維微結(jié)構(gòu)與密封功能的一體化集成，顯著提升了光纖Fabry–Pérot傳感器在復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)定性與可靠性。未來，該技術(shù)有望進(jìn)一步向高通量與規(guī)模化制造發(fā)展，例如通過多焦點(diǎn)并行寫入提升加工效率，同時(shí)結(jié)合新型功能材料與特種氣體封裝拓展多參數(shù)感知能力。此外，隨著光子集成與智能制造的發(fā)展，該策略可進(jìn)一步拓展至片上光子器件、微腔與微透鏡系統(tǒng)，推動(dòng)高集成度、智能化光纖傳感系統(tǒng)在生物醫(yī)療、海洋探測(cè)及極端環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
 

　　武漢光電國家研究中心范旭浩博士和光電信息學(xué)院李良曄博士為論文共同第一作者，熊偉教授和孫琪真教授為共同通訊作者。該研究獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、湖北省創(chuàng)新群體等項(xiàng)目資助。
 

　　引用：武漢光電國家研究中心熊偉團(tuán)隊(duì)光電信息學(xué)院孫琪真團(tuán)隊(duì)飛秒激光直寫突破光纖傳感器3D微封裝難題 武漢光電國家研究中心 【引用時(shí)間：2026年5月12日】