基于光纤的圆柱环状胶体晶体的制备方法及其晶体.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101942700A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101942700A(43)申请公布日2011.01.12(21)申请号201010512106.1(22)申请日2010.10.20(71)申请人南京师范大学地址210046江苏省南京市栖霞区文苑路1号(72)发明人王鸣郭文华夏巍崔恩营倪海斌(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人汪旭东(51)Int.Cl.C30B29/66(2006.01)C30B29/68(2006.01)B01J13/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称基于光纤的圆柱环状胶体晶体的制备方法及其晶体(57)摘要本发明公开了一种基于光纤的圆柱环状胶体晶体的制备方法及其晶体。主要工艺步骤为：剥除光纤涂覆层,去油去污后清洗干燥，插入HF酸缓冲溶液中，包层被HF酸腐蚀粗化，增强亲水性利于微球涂覆；配置不同材料(如PS,PMMA和Silica)不同浓度的胶体微球溶液；将腐蚀粗化后的光纤竖直插入盛有胶体溶液的玻璃瓶中,在一定的温度和压强的条件下，采用垂直沉积法在光纤包层外表面涂覆胶体晶体；用烧结炉烧结固化圆柱环状胶体晶体。本发明形成的圆柱环状胶体晶体可以作为三维光子晶体滤波器，并可以形成空气芯和多孔结构，进一步发展成为光纤和生物、环境传感器，而且由于是在普通的单模光纤上制备，因此制作简便、成本低。CN109427ACCNN110194270001942706A权利要求书1/1页1.基于光纤的圆柱环状胶体晶体的制备方法，其特征在于制备工艺步骤如下：（a）光纤预处理：将单模光纤剥除涂覆层，利用丙酮酒精去油去污，放在稀硝酸溶液中浸泡一天一夜；（b）取出光纤用清水冲洗数次，再用丙酮、去离子水,在超声波清洗器内反复清洗，完毕后在氮气环境下烘干；（c）配制HF酸缓冲溶液，利用NH4F可以减缓HF酸的腐蚀速率,使光纤的包层腐蚀得均匀平滑，其溶液的配比为HF：NH4F:H2O=3:7:10；（d）将干燥后的单模裸光纤垂直插入HF酸缓冲溶液中，光纤的包层被HF酸腐蚀，腐蚀时间为5～10分钟，腐蚀结束后重复一遍步骤（b）中的过程；（e）配置胶体微球溶液，胶体微球的直径范围为200nm-700nm，直径偏差/平均直径×%<0.2%，质量百分比2%～8%；溶剂为水/乙醇，体积比为3:7；（f）将步骤（d）中处理过的单模光纤竖直插入盛有胶体微球溶液的玻璃瓶中，整个装置固定好后置于真空干燥箱中，控制温度为30-70℃，压强为0.01-1Mpa，采用垂直沉积法在光纤外表面生长胶体晶体，静置48小时；（g）将步骤（f）中制备好的胶体晶体放入烧结炉加热到相应的温度进行烧结固化，形成基于光纤基底的圆柱环状胶体晶体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（e）中的胶体微球采用聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或二氧化硅的微球。3.一种利用权利要求1所述工艺步骤制备的胶体晶体，其特征在于：所述的胶体晶体包覆在光纤的外表面，形成三维的圆柱环状胶体晶体。2CCNN110194270001942706A说明书1/3页基于光纤的圆柱环状胶体晶体的制备方法及其晶体技术领域[0001]本发明涉及一种制备圆柱环状胶体晶体的方法，特别是涉及一种采用垂直沉积和控温控压方法相结合，在光纤外表面生长胶体晶体的工艺技术及其制备的圆柱环状胶体晶体。背景技术[0002]光子晶体自从被提出以来，便得到了广泛的研究和关注。制造光学波段的光子晶体，化学方法就显示出更大的优越性，其中利用胶体颗粒自组装是一种非常简便的方法，胶体晶体是指亚微米级的单分散胶体微球在合适的条件下自组装成三维有序周期结构。其制备过程所需费用较低且容易操作，因此胶体微球的自组装被认为是近红外、光学以及更短波段三维光子晶体的最有效、最有前途的制备方法。胶体光子晶体不具有完全带隙，但它不仅可以用于制作滤光器和光开关、高密度磁性数据存储器件、化学和生物传感器，而且为利用模板技术制备具有完全带隙的有序多孔结构提供理想模板。[0003]胶体晶体的制备方法包括:重力沉降法、物理强制有序法、垂直淀积法、胶体外延法、离心沉降法等。垂直沉积法因其制备的样品质量高，实验参数可控，组装的微球材料及粒径选择范围广，成本低廉且生长周期短而被广泛应用。在形成胶体晶体后，通过烧结控制颗粒间的孔隙率，同时增加样品的机械强度，还可以进一步在其空隙中填充高折射率的材料，腐蚀掉原来胶体微球形成具有完全光子带隙的多孔结构。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种基于光纤制备胶体晶体的方法，此方法能够使晶体生长达到更好的平衡，从而制备出高质量的晶体。本发明的另外一个目的是利用该方法制作一种方便、廉价、使用价值高，能和现代光纤通信相结合的三维圆环