当前, 光电子器件正朝着微型化和集成化方向发展, 而传统的光电子器件通常基于硅晶片技术或者波导技术, 这就使得芯片需要通过波导模式转换器才能与光纤尾纤进行耦合，因此发展与光纤系统兼容的光电子器件具有重要的现实意义。“光纤实验室” 技术的发展，推动了低维材料与光纤的结合, 促进了光子芯片在光纤上的集成与发展, 有助于开发新一代小型化、集成化、轻量级、低成本、多功能的全光纤光子集成平台。根据光与物质相互作用方式的不同, 光纤集成光电探测器可分为沿波导方向集成和光纤端面集成两种类型。本综述主要回顾了近年来这两类光纤集成光电探测器的制备方法和研究进展, 并对利用光纤作为光电子器件的集成平台的未来发展进行了展望。

基于表面等离子体共振效应, 设计一种锥形光纤探针折射率传感器。通过锥形结构理论模型与SPR共振模型, 利用MATLAB与FDTD Solutions软件进行理论计算与模拟仿真, 分析锥形光纤锥度比、传感区长度和银膜厚度对传感器发生共振时的共振深度的影响。通过对比所镀膜层的结构与厚度, 从灵敏度与品质因素角度对传感器性能进行优化。结果表明随着锥形光纤锥度比增大, 共振深度出现极值；传感区长度越长, 共振深度越深；银膜在50 nm处传感器性能较优, 银/二氧化钛复合膜结构的传感器灵敏度与品质因素高于单层膜结构传感器。

尝试对两类典型的光纤端集成等离激元探测技术的发展进行回顾与梳理,并结合作者的科研实践对本领域未来工作的重点和潜在价值进行讨论。第一类技术是在光纤的端平面集成等离激元谐振传感结构,尤其是等离激元微腔。这种器件既能够插进微量样品通过dip-and-read方式进行生物分子传感,也能够伸入狭小的空间进行超声内窥探测。未来,如何在秉持方便、快速核心价值的基础上,解决复杂样品中低含量分子检测的难题,是这类器件进入医学诊断和食品检验应用领域的关键;而如何大幅提高表面等离激元谐振传感器对声信号的灵敏度,是实现具有重要应用价值的光纤表面等离激元谐振水听器阵列的关键。第二类技术是在锥形光纤尖端集成等离激元天线探针。结合各种扫描探针显微技术,这种器件提供了对等离激元天线的高精度动态调控能力,及通过等离激元热点与样品的强烈作用进行高分辨扫描成像的能力。未来,通过对天线探针和可测量物理量的创新研究,有望进一步扩展可表征物理和化学现象的范围,显著提升表征性能。

利用中空悬挂芯光纤研制了一种将荧光猝灭反应区建立在空心光纤内部的光纤集成荧光在线微流传感器。利用CO2激光器在光纤表面刻蚀微孔, 使得试剂可由微孔注入光纤内部并混合形成稳定的微流。在悬挂芯光纤纤芯倏逝场的激发下, 指示剂分子产生荧光, 所产生的荧光被耦合到纤芯内部并在出射端被检测。文中利用光纤内部的荧光猝灭反应实验确定了亚硝酸盐溶液的浓度。结果显示: 微流可在短时间通过光纤, 传感器能以较快的速度检测溶液浓度。另外, 当亚硝酸盐溶液的浓度为0.1~2.6 mmol/L时, 荧光猝灭程度与溶液浓度呈较好的线性关系, 结果证明了该集成式光纤内微流控传感器方案用于微量荧光检测的可行性。