LPFG折射率模式响应及其在传感建模中的应用

基于光纤光栅的模式耦合理论,采用严格的数学模型,给出了三层介质长周期光纤光栅(LPFG)的纤芯模和包层模的本征方程,分析了长周期光纤光栅中的纤芯模式和包层模式的有效折射率随外界环境折射率变化的情形,以及外界环境折射率变化对长周期光纤光栅谐振波长的影响.通过在长周期光纤光栅外涂覆折射率对外界环境变化敏感响应的特定薄膜可以显著提高其传感测量的灵敏度.研究结果可为长周期光纤光栅传感器结构参数的优化设计和实际应用提供理论支持.     

双峰效应光纤光栅薄膜传感器的优化设计

利用双峰谐振效应,通过在长周期光纤光栅(LPFG)包层表面涂覆一层对周围气氛敏感的薄膜,建立了一种新型薄膜传感器,其双峰谐振波长间隔随薄膜折射率的变化而变化.基于三包层光纤光栅物理模型,根据耦合模理论研究了传感器的灵敏度Sn与薄膜光学参数(折射率n3和厚度h3)和光纤光栅结构参数(光栅周期Λ、折变量σ)之间的关系.采用最优化数值方法,确定了最佳的膜层光学参数和光栅结构参数.计算表明,该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达10-7.     

镀膜双峰谐振长周期光纤光栅折射率传感的优化设计与实验

利用镀自组装薄膜的双峰谐振长周期光纤光栅(LPFG)实现了高灵敏的折射率传感,给出了提高镀膜双峰谐振光纤光栅对环境折射率(SRI)灵敏度的途径。确定最佳镀膜厚度,使光纤包层模位于模式转换区附近;调整光纤半径,使镀膜后光栅的双峰位于相位匹配转折点(PMTP)附近,给出了确定最优膜厚和光纤半径的方法。将不同半径的双峰光栅镀自组装聚丙烯胺盐酸盐(PAH)/聚丙烯酸(PAA)薄膜后,放入不同浓度的葡萄糖溶液中进行折射率传感实验。结果表明:通过优化光纤半径和薄膜厚度,镀膜后工作于模式转换区附近和PMTP附近的双峰光栅对1.333~1.372范围内折射率的灵敏度高达3985nm/RIU(RIU为单位折射率),明显高于不在模式转换区或PMTP附近的光栅,亦高于已报道的非双峰镀膜长周期光纤光栅。     

LPFG 镀层参数对其折射率传感特性的仿真分析

长周期光纤光栅在传感测量领域具有防爆、防磁、抗干扰等优点,且对周围介质折射率的变化敏感,适用于矿井、油田等易燃、易爆、强电磁干扰环境及具有毒性、腐蚀性等不宜接触的液体的折射率测量。本文采用在长周期光纤光栅包层外沿径向镀一金属薄层的方式,从长周期光纤光栅传感原理着手,利用三包层模型的本征方程,并借助MATLAB进行方程求解和仿真分析,讨论了包层模序数、光栅周期、膜层厚度等参数与谐振峰中心波长偏移的关系。为合理选择光栅结构参数、制作符合要求的长周期光纤光栅用于折射率传感测量提供了依据。     

基于磁流体的LPFG磁场传感器的温度特性

对基于磁流体的长周期光纤光栅磁场传感方案的温度特性进行了理论研究和数值模拟。仿真结果表明,外界温度的变化会使长周期光纤光栅耦合的谐振波长发生漂移,同时改变磁流体的折射率,进而影响磁场测量的精度,对基于磁流体的长周期光纤光栅磁场传感器的实际应用方面有一定的意义。     

级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅的光学特性

基于耦合模理论及传输矩阵法,给出了级联长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅系统(CLBG)的耦合模方程与总传输矩阵,理论模拟了CLBG的反射谱,得到的反射峰位置与已知文献中所给出的两个反射峰的位置关系相吻合。在此基础上,模拟了镀膜CLBG之间的光纤长度、薄膜折射率、薄膜厚度等参数对反射谱的影响。由仿真结果可知,CLBG反射峰中受长周期光纤光栅和Bragg光纤光栅共同影响产生的反射峰对外界环境的变化非常敏感,其对薄膜折射率的分辨率较单个镀膜长周期光纤光栅高2个数量级,表明CLBG在薄膜传感领域具有重要的应用价值。     

倾斜长周期光纤光栅薄膜传感器特性研究

为设计高灵敏光纤光栅薄膜传感器,基于耦合模理论研究了表面镀制高折射率敏感薄膜的倾斜长周期光纤光栅（TLPFG）耦合特性和薄膜折射率传感特性。TLPFG能激发高阶（角向序数l1）包层模耦合,高阶包层模耦合系数随倾角增大而增大,80时,高阶包层模耦合系数远小于1阶包层模耦合系数。研究表明,光栅倾角变化不影响包层模耦合谐振波长,但影响光谱透过率。进一步研究了TLPFG在80时1阶5次包层模耦合的光谱透过率对薄膜折射率变化的响应,分析了光栅结构参数（L、、）和薄膜参数（h3,n3）对薄膜折射率响应灵敏度的影响,结果表明,响应灵敏度相比于非倾斜LPFG可提高一个数量级,对薄膜折射率的分辨率可达10-9。     

光子晶体光纤长周期光栅的特性

将修正的矢量等效折射率模型和耦合模理论相结合,系统地研究了光子晶体光纤长周期光栅(PCFLPG)的特性.验证了光子晶体光纤长周期光栅的双谐振峰特性;定量地研究了光子晶体光纤结构参数如空气孔间距、相对孔径比和光栅参数如光栅周期、光栅长度、折射率调制深度和光栅啁啾量对光栅谐振峰强度和谐振波长的影响.研究结果为光子晶体光纤长周期光栅在光纤通信、光纤传感等方面的应用提供了理论依据.     

长周期光纤湿度传感器特性的研究

介绍了一种可测量相对湿度的长周期光纤光栅传感器,其原理是在光纤包层外涂上聚乙烯醇(PVA)薄膜,外界湿度变化引起PVA薄膜折射率的变化,从而引起长周期光纤光栅谐振波长的改变,通过测量光纤湿度传感器长周期光纤光栅透射光谱就能得到周围环境的相对湿度.实验证明,涂覆PVA薄膜的长周期光纤光栅湿度传感器具有良好的稳定性和一系列突出优点.     

弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器的研究

为了研究弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器谐振波长漂移量与光栅弯曲形变的关系,采用耦合模理论和计算机模拟方法进行了理论计算和仿真研究,推导出弯曲光子晶体光纤长周期光栅谐振波长表达式,设计了一般弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器系统模型,分析了弯曲长周期光子晶体光纤光栅传感器的基本工作原理,并计算了长周期光子晶体光纤光栅弯曲曲率、光栅有效折射率和谐振波长与弯曲应变的关系。结果表明,随着光栅弯曲形变的增加,光栅的曲率会增加,光栅传感器的谐振波长漂移量会增加,光栅每发生1变化,光栅谐振波长的漂移量变化0.014nm。     

多波段防护镜光学薄膜的研制

紫外、蓝光、近红外等波段的光对人眼有一定程度的危害,这些波段的光存在于各种光电系统中,使用者需要佩戴防护镜进行防护。为了能够同时实现对上述三个波段的防护,通过膜系设计软件设计了防护膜系和增透膜系,采用电子束蒸发的方式进行了镀制,以电阻蒸发的方式在镜片两侧加镀了防水膜,并对镜片的光谱性能和防水性能进行了测试。结果表明,研制的镀膜镜片在250~360 nm的紫外波段、400~430 nm的蓝光波段、500~780 nm的可见光波段、900~1400 nm近红外波段平均透过率分别约为0.5%、38%、96%、40%,水滴角可达113°,能够有效减少紫外、蓝光、近红外对人眼的伤害,且镜片低偏色、可见光透过率高、防水效果好。     

PECVDSiO_2和SiON薄膜的工艺优化及其应用

在等离子激发条件下，进行了ＳｉＯ＿２，和ＳｉＯＮ介质薄膜生长实验，研究了沉积参数射频功率、反应压力、反应气体流量比及总流量、反应温度对沉积薄膜的生长速率、均匀性和折射率的影响，并优化了工艺条件，得到了生长速率为１５０ｎｍ／ｍｉｎ、均匀性为±０．４４％、折射率ｎ为１．４６３±０．００２的ＳｉＯ＿２和生长速率为１１７ｎｍ／ｍｉｎ、均匀性为±３．０％、折射率ｎ为１．５０６±０．００４的ＳｉＯＮ介质薄膜。还介绍了这两种介质薄膜的应用。     

不同膜厚的NiO薄膜电致变色特性的研究

主要研究膜厚对NiO薄膜电致变色特性的影响，通过对不同膜厚的NiO薄膜在原始、着色和褪色态的透过率光谱曲线和电流时间响应曲线的分析比较，总结出通过控制膜厚来提高NiO薄膜电致变色性能的方法。     

迅速发展的LCVD技术

超低阈值电流的InGaAs激光二极管记录的低阈值电流—在原解理面InGaAs/AlGaAs激光器中为1mA,在镀高反射膜InGaAs/AlGaAs激光器中脉冲电流为0.25mA—在单量子阱结构中已经获得。     

酞菁铜蒸发镀膜工艺中膜厚控制参数的确定

基于目前采用的膜厚仪中缺少必要的有机材料的参数(密度和声阻抗),采用真空蒸镀法,在抛光硅片上蒸镀不同显示值厚度下的酞菁铜薄膜,利用椭偏仪测量其真实膜厚,并使用数学软件MATLAB,结合膜厚仪实时监控原理进行理论计算,拟合得到酞菁铜薄膜的参数——声阻抗Zf=0.01 g/cm3.s,薄膜密度Df=6.68 g/cm3。验证实验结果表明,此参数输入膜厚仪中可以比较精确地控制薄膜厚度,显示值和实际测量值的差距约为3 nm。     

薄膜太阳电池研究综述

薄膜太阳电池是最具发展潜力的新型能源之一,对缓解能源危机、保护人类生存环境提供了一种新的切实可行的方法。综述了目前国际上研究较多的几种薄膜太阳电池的最新进展,包括硅基薄膜(非晶硅、多晶硅)、多元化合物类(碲化镉、铜铟硒、铜铟镓硒、铜锌锡硫等)、有机薄膜太阳电池以及染料敏化太阳电池等。分析并总结了其在成本、转换效率等方面的优劣。为更有效地降低成本及提高电池效率,新技术、新结构的不断创新应该是未来薄膜太阳电池的发展趋势。     

SiO_2/VO_x多层复合薄膜的结构与性能研究

采用射频磁控溅射法,在普通玻璃基片上成功制备了SiO2/VOx多层复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外可见光分光光度计(UV-Vis)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究了薄膜的物相、热致相变特性及V的价态。结果表明,薄膜中VO2晶体具有(110)择优取向生长;SiO2底膜有助于多层复合薄膜中VO2相结晶度的提高,可使V4+摩尔分数由53.9%提高至66.0%;同时,SiO2增透膜的增透效果明显,增透膜沉积时间为60 min时,可使SiO2/VOx/SiO2多层复合薄膜可见光透过率提高至51%;制得的SiO2/VOx/SiO2多层复合薄膜具有较好的热致相变特性。     

反射型LCD中的光学膜

介绍了多种光学膜的性能。这些膜在反射型LCD中起了重要作用。使用这些新型光学膜使反射型LCD具有更高的亮度，更宽的视角。     

常规与纳米金刚石薄膜介电性能的比较

用热丝CVD方法制备了常规和纳米金刚石薄膜。测量了其电阻率、介电常数和损耗角正切值。实验结果表明,常规金刚石薄膜的电导率、损耗角正切值均小于纳米金刚石薄膜,介电性能比较理想。两种薄膜的介电 常数基本相同,损耗角正切值在10^5Hz处都有弛豫极大值,表明在该频率范围内,主要为弛豫损耗机制。电导率和损耗的大小可能与晶界处缺陷和非金刚石相的多少有关。     

溶胶-凝胶法制备FTO透明导电膜

介绍了采用溶胶－凝胶法制备ＳｎＯ２掺杂Ｆ的透明导电膜（简称ＦＴＯ膜）的实验方法,并讨论了加水量、掺杂量、ｐＨ值及热处理条件对膜可见光透过率及膜电阻率的影响。实验表明,水：醇为０．２５～１．５,Ｆ：Ｓｎ为０．２６～１,ｐＨ值为１．５～３,热处理温度为４００～６００℃,可得到透明导电性良好的ＦＴＯ透明导电膜。甲酰胺可以抑制醇盐水解,提高缩聚速率并避免薄膜干燥开裂。