云南大學(xué)在光流控集成光波導(dǎo)方面取得重要進(jìn)展

光流控技術(shù)(Optofluidics)是微流控(Microfluidics)技術(shù)與光學(xué)和光電子學(xué)結(jié)合而形成的新型交叉學(xué)科和技術(shù),可在微米尺度上通過操控流體達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)光學(xué)或光電子學(xué)特性的目的。芯片上光源（光波導(dǎo)）的集成是Optofluidics技術(shù)的主要研究方向之一。傳統(tǒng)的液芯/液體包層(Liquid-core/Liquid-cladding，L2)光波導(dǎo)由于受液芯與包層間溶液的擴(kuò)散及二者折射率差值較小的限制，使得波導(dǎo)限光能力較差，且有機(jī)溶劑構(gòu)成的液芯限制了其在基于水相的生物技術(shù)及化學(xué)分析等領(lǐng)域的應(yīng)用；同時(shí)，由于液芯光波導(dǎo)采用垂直于波導(dǎo)面泵浦方式，存在泵浦不均勻、背景噪聲大且需要改變泵浦光的波長(zhǎng)才能實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)光的輸出，在多種分析物的熒光同時(shí)探測(cè)方面受到限制。

云南大學(xué)物理與天文學(xué)院張遠(yuǎn)憲副教授研究組與美國德州大學(xué)Yuze Sun教授團(tuán)隊(duì)合作，提出一種如圖1A所示的沿光纖軸向消逝場(chǎng)激勵(lì)的固體芯/液體包層(Solid-core/ Liquid-cladding, SL)光波導(dǎo)，能很好地解決L2光波導(dǎo)存在的不足。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SL光波導(dǎo)沿光纖軸向的峰值傳播損耗低至0.1 dB/cm，比傳統(tǒng)的L2光波導(dǎo)降低了約一個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，當(dāng)包層染料的濃度低于250 μM時(shí)，SL光波導(dǎo)熒光輻射強(qiáng)度與染料濃度呈線性關(guān)系，為低濃度的熒光傳感器研究提供了參考，圖1B所示。最后，利用SL型光波導(dǎo)沿光纖軸向具有較長(zhǎng)的熒光輻射長(zhǎng)度的特點(diǎn)，結(jié)合染料分子間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移機(jī)制，在單一波長(zhǎng)激勵(lì)條件下實(shí)現(xiàn)了可同時(shí)覆蓋從可見光到近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)的多波段熒光輻射，如圖1C所示。該研究所述SL光波導(dǎo)在低濃度樣品的高靈敏度探測(cè)、芯片上多通道光源以及多參數(shù)的同時(shí)測(cè)量方面具有重要應(yīng)用。

圖1. A. 沿光纖軸向消逝波激勵(lì)的熒光輻射；B. 歸一化的熒光輻射強(qiáng)度隨染料濃度的變化關(guān)系，插圖顯示了熒光輻射強(qiáng)度和染料濃度變化之間的線性關(guān)系；C.消逝波激勵(lì)的三通道熒光光源。

相關(guān)研究結(jié)果以“Versatile Optofluidic Solid-Core/Liquid-Cladding Waveguide Based on Evanescent Wave Excitation”為題，于2020年10月27日發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊Analytical Chemistry上。云南大學(xué)物理與天學(xué)院張遠(yuǎn)憲副教授以及德州大學(xué)Yuze Sun教授為論文的共同通訊作者，張遠(yuǎn)憲副教授、德州大學(xué)的博士生Fariba Kenarangi和Han Zhang博士為論文共同第一作者，物理與天學(xué)院博士生李東陽及普小云教授為論文共同作者，云南大學(xué)為第一作者及第一通訊單位。

該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、云南省聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目、云南省“萬人計(jì)劃青年拔尖人才”專項(xiàng)及云南省中青年學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人(后備人才)等經(jīng)費(fèi)的資助。

原文標(biāo)題：云南大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在光流控集成光波導(dǎo)研究方面取得重要進(jìn)展

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