中文摘要：

本项目提出利用飞秒激光脉冲序列控制被加工材料的电子激发/电离过程，实现高精度和高重复性的加工方法。采用该方法加工基于马赫-曾德干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer, MZI）的高灵敏度微光纤传感器并探索其机理。同时，探索飞秒激光复合加工及其替代方法加工多种结构的MZI光纤微传感器，并通过热处理、纳米沸石镀膜等后处理工艺进一步提高微传感器的测量范围、灵敏度和可靠性。将各种结构的马赫-曾德干涉仪微传感器用于温度、折射率、应力等参数的测量并对其性能进行比较，利用非对称结构的微传感器实现对两个以上参数的同时测量。飞秒激光脉冲序列高精度、高重复性加工方法的成功探索将在机械、光电、生物医疗等领域中有巨大的应用前景，高灵敏度多参数同时测量MZI微传感器的实现对推动传感器的微型化、集成化和智能化都具有重要意义。

结论摘要：

温度、折射率、压力等物理参数的检测广泛应用到了国民经济的各个领域。本项目提出利用飞秒激光加工等新方法加工新型高灵敏度光纤微传感器，具备耐高温、尺寸小、抗强电磁干扰及可多参数测量等功能。本项目总体进展顺利，全部完成项目计划书中要求的研究内容和技术指标。在本项目支持下共发表论文9篇，包括SCI检索论文5篇，EI检索论文2篇；申请国家发明专利2项；共培养博士毕业生2人，硕士毕业生3人。项目负责人作为第三完成人获2014年度教育部自然科学一等奖。具体完成情况如下 1．在利用飞秒激光脉冲序列实现高精度和高重复性微加工方法方面采用飞秒激光脉冲序列改变电子激发、电离、复合状态及相变过程，提高表面加工质量，降低表面粗糙度，调控表面加工结构的尺寸，使得飞秒激光表面加工有更强的可控性。 2．利用飞秒激光脉冲序列加工及其替代方法加工了多种结构的干涉式微型光纤传感器并进行测试，包括（1）微槽结构马赫-曾德干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer，MZI）传感器，折射率灵敏度达104 nm/RIU；（2）采用飞秒激光加工双空气孔结构MZI传感器，用作高温传感器时抑制折射率交叉敏感，测量温度可达1200℃，高温区灵敏度为109 pm/℃；（3）熔融-连接法加工类双锥结构MZI传感器，简化了工艺、大幅降低了成本，并实现了1100℃的高温测试；（4）采用飞秒激光加工了反射探针式光纤传感器，能够测量微米区域的温度、折射率等参数；（5）飞秒激光和熔接法加工微腔-纤芯不匹配式MZI传感器，可同时进行双参数的测量，如同时测量应变、温度或折射率、应变；（6）利用飞秒激光辅助加工了具有温度自补偿功能的全玻璃光纤法布里-珀罗热光系数传感器。 3．利用热处理和纳米沸石镀膜等方式提高了微型光纤传感器的灵敏度、测量范围和工作稳定性，包括（1）采用高温热处理的方式降低激光烧蚀的表面粗糙度，提高了双微孔结构MZI高温光纤传感器的可重复性；（2）在光纤MZI 表面镀纳米沸石薄膜，提高了光纤微传感器的用于微量气体检测时的灵敏度，实现了小于50ppm的丙酮气体检测。 上述高灵敏度耐高温微传感器在机械、化学、生物等方面有潜在应用价值，对推动传感器的微型化、集成化及多功能化等都具有重要意义。