光流控技术(Optofluidics)是微流控(Microfluidics)技术与光学和光电子学结合而形成的新型交叉学科和技术,可在微米尺度上通过操控流体达到调节系统光学或光电子学特性的目的。芯片上光源（光波导）的集成是Optofluidics技术的主要研究方向之一。传统的液芯/液体包层(Liquid-core/Liquid-cladding，L2)光波导由于受液芯与包层间溶液的扩散及二者折射率差值较小的限制，使得波导限光能力较差，且有机溶剂构成的液芯限制了其在基于水相的生物技术及化学分析等领域的应用；同时，由于液芯光波导采用垂直于波导面泵浦方式，存在泵浦不均匀、背景噪声大且需要改变泵浦光的波长才能实现不同波长光的输出，在多种分析物的荧光同时探测方面受到限制。

物理与天文学院张远宪副教授研究组与美国德州大学Yuze Sun教授团队合作，提出一种如图1A所示的沿光纤轴向消逝场激励的固体芯/液体包层(Solid-core/ Liquid-cladding, SL)光波导，能很好地解决L2光波导存在的不足。实验发现，SL光波导沿光纤轴向的峰值传播损耗低至0.1 dB/cm，比传统的L2光波导降低了约一个数量级。另外，当包层染料的浓度低于250 μM时，SL光波导荧光辐射强度与染料浓度呈线性关系，为低浓度的荧光传感器研究提供了参考，图1B所示。最后，利用SL型光波导沿光纤轴向具有较长的荧光辐射长度的特点，结合染料分子间的荧光共振能量转移机制，在单一波长激励条件下实现了可同时覆盖从可见光到近红外波长范围内的多波段荧光辐射，如图1C所示。该研究所述SL光波导在低浓度样品的高灵敏度探测、芯片上多通道光源以及多参数的同时测量方面具有重要应用。

图1. A. 沿光纤轴向消逝波激励的荧光辐射；B. 归一化的荧光辐射强度随染料浓度的变化关系，插图显示了荧光辐射强度和染料浓度变化之间的线性关系；C.消逝波激励的三通道荧光光源。

相关研究结果以“Versatile Optofluidic Solid-Core/Liquid-Cladding Waveguide Based on Evanescent Wave Excitation”为题，于2020年10月27日发表于国际知名学术期刊Analytical Chemistry上。论文链接：https://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.0c02848。云南大学物理与天学院张远宪副教授以及德州大学Yuze Sun教授为论文的共同通讯作者，张远宪副教授、德州大学的博士生Fariba Kenarangi和Han Zhang博士为论文共同第一作者，物理与天学院博士生李东阳及普小云教授为论文共同作者，云南大学为第一作者及第一通讯单位。

　　该研究工作得到国家自然科学基金、云南省联合重点项目、云南省“万人计划青年拔尖人才”专项及云南省中青年学术与技术带头人(后备人才)等经费的资助。　　

　　供稿：物理与天文学院

编辑：李哲

责任编辑：王尽遥