管腐蚀法制作纳米光纤探针

根据优质探针的理论模型,利用管腐蚀法制作了可用于光纤生物传感器的纳米光纤探针,该制作方法操作方便,成本低廉,易于批量生产,且受环境的影响较小,制作的光纤探针具有较高的重复率。所获探针锥径小于50nm,锥角为45°。最后讨论了在管腐蚀实验中不良因素对光纤探针形貌的影响。     

基于球状光纤的表面增强拉曼散射探针

通过烧制光纤小球制备球状光纤探针,并通过自组装法使银纳米颗粒较为均匀地分布在光纤探针表面,经测量计算得到球状光纤探针上银纳米颗粒的增强因子为7.2×104。利用浓度为10-5 mol·L-1的罗丹明6G（R6G）溶液检测得到光纤小球直径在200 μm左右时SERS增强效果最佳,且在相同实验条件下,制备的球状光纤探针与锥柱组合型光纤探针的SERS增强效果基本一致。球状光纤探针制作工艺简单安全、灵敏度高且结构稳定,在分子检测方面具有很大的应用前景。     

锥形光纤在光纤传感和光纤激光器上的应用

介绍了近年来得到广泛研究的锥形光纤技术的发展现状,尤其是在光纤传感和光纤激光器上的应用.在光纤上直接拉制出的锥区可用于制作小型化、一体化、具有许多优良光学特性的光纤器件.锥形光纤按束腰直径和光纤拉锥区的长度比,可分为锐锥度光纤(锥区长度和锥区的束腰直径较接近)和缓锥度光纤(锥区的长度远远大于束腰的直径).锐锥度光纤可以制作Michelson或者Mach-Zehnder干涉仪可用来实现折射率传感器;同时它还可改变激光光斑的强度分布,获得平顶光斑输出.利用单模缓锥度光纤可以实现窄线宽可调谐滤波器;另外基于缓锥度光纤可以实现多模光纤至单模光纤的转换器.锥形光纤结构紧凑,制作简单、成本低,必将成为多种实用光纤器件的核心.     

利用激光诱导化学沉积法制备锥形光纤SERS探针

实验研究了激光诱导化学沉积法(LICDM)制备锥形光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针及其SERS检测性能。结果表明,因不同角度光纤探针锥面出射光场分布不同,导致了LICDM在制备小锥角光纤探针时沉积纳米颗粒的困难,但是通过延长反应时间,利用银纳米颗粒的光散射效应可改善小角度光纤探针表面纳米颗粒的制备效果。实验利用100mW的诱导激光,在0.005mol/L反应液中,经60min沉积,制备出了不同锥角的光纤探针。对光纤探针的测试结果表明,锥角为8.2°的光纤探针所测得的SERS频移峰及其荧光背景的幅度最大,且该角度在不同SERS激发光功率下基本不变。     

Ag纳米粒子修饰多模光纤的拉曼增强特性实验

为了分析研究光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针 的拉曼增强特性,采用简单廉价的化学方法制备Ag纳米颗粒修饰 光纤SERS探针,采用罗丹明6G(R6G,Rhodamine 6G)作为探针分子进行了不同浓度R6G溶 液(10－7~10－9M)的拉曼测试实 验和浓度为10－6M的R6G溶液的Time-course SERS Mapping实验,研究了该光纤 SER S探针的拉曼增强特性,制备的光纤SERS 探针样品检测R6G的极限浓度低至10－9M;在Time-course SE RS Mapping实验中,分 析验证了探针分子溶液蒸发过程对光纤 SERS探针的拉曼增强特性的影响。研究表明,由于制备的光纤SERS探针对荧光噪声没有抑 制作用,导致所测得探针分子 的拉曼光谱受探针分子溶液状态、测试方式的极大影响。当溶液充足时(浸泡状态),所测 光谱信号荧光噪声与有效拉曼光 谱信号都比较大;在溶液干燥过程中,所测光谱信号荧光噪声与有效拉曼光谱信号都减少, 但荧光噪声减小幅度远大于拉曼光谱信号。     

基于氧化石墨烯微纳光纤的狂犬病毒免疫传感器

提出一种基于氧化石墨烯(GO)微纳光纤的生物传感器，将其用于狂犬病毒(RV)的免疫检测研究。首先，将标准单模光纤通过熔接机放电形成双锥形光纤，再对双锥形光纤进行熔融拉锥制作出高灵敏度的微纳光纤。然后，在微纳光纤表面修饰GO，并将RV抗原固定于该传感器表面，用于对RV抗体的特异性检测实验。实验结果表明：该生物传感器对RV抗体的检测范围为200 fg/mL～1 ng/mL，检测极限(LOD)约为225.56 fg/mL，其检测灵敏度约为1.099 nm/log(mg·mL^-1)，解离系数约为2.92×10^-11 M；当用于不同的抗体溶液样本和RV阳性血清的对照检测及临床检测时，该免疫传感器对前者的响应非常微弱，而对后者有明显的响应，说明其对RV抗体具有良好的特异性。基于GO修饰微纳光纤的免疫传感器具有制作简单、微纳尺寸、灵敏度高、成本低等优点。     

基于光栅波导共振耦合的传感器特性研究

该文设计了一种基于光栅波导共振角耦合的生物传感器,通过光栅波导模式谱变化检测传感器表面有效折射率变化的方式,实现了传感器表面附着物的精确检测。并在平板介质光波导理论基础上,推导了三、四层结构理论模型,实验得到了入射角与检测溶液折射率及入射角与分子膜层厚度间的变化关系。结果表明,光栅波导共振角耦合生物传感器入射角与待测溶液折射率存在良好的线性关系,并具有较高灵敏度,精度可达0.01(°)/nm。通过该方法制作出无标记的生物传感器,能广泛应用于生物分子检测,尤其适合蛋白质分子生物检测。     

二极管激光器和LEDs使"片上实验室"接近现实

光学生物芯片或微阵列通常被定义为可同时执行和测定数百个乃至数千个生物化学反应，利用玻璃、塑料或者硅材料制作的小型实验样品基片，在这些基片上。当把光学生物芯片与荧光剂(显示染料)和激光扫描仪(激光波长一般为532nm或者633nm)组合使用时，就构成各种商业用实验平台，例如：Affymetrix(Santa Clara，CA)公司生产的基因芯片(Gene Chip)——一种含液体流通微通道的芯片，其微通道是采用半导体工业中使用的加工方法刻蚀的。Agilent公司生产的互补脱氧核糖核酸，互补核糖核酸cDNA／cRNA微阵列是一种具有分子探针的微阵列，其探针是采用最初Hewlett Packard研发的喷墨技术制作的。这些实验平台能够解码单个基因，识别各种疾病特异蛋白，并能促进蛋白基生物药品的研发。     

基于MEMS技术的水平轴光纤加速度传感器

提出了一种基于微机电系统(MEMS)技术的水平轴光纤加速度传感器,并与Z轴光纤加速度传感器在同一MEMS芯片上制造,形成单一方向出纤的三轴光纤加速度传感器。分析了器件工作原理和器件结构参数与其性能的关系,利用MEMS技术成功制作出了加速度传感器样品。初步测试结果表明,本光纤加速度传感器灵敏度为164mV/g,3dB带宽的截止频率为1 600Hz。     

用于油井相含率测量的光纤探针传感器研究

针对地面成熟三相流相含率测量传感器无法适应井下高温高压腐蚀的复杂环境,现有井下测量设备复杂,需要多种传感器和探头联合才能实现三相流相含率测量的问题,设计了一种光纤探针传感器。以蓝宝石作为光纤探针的前端敏感材料,利用气相和液相对光的折射率不同,通过检测探针反射光的光强来分辨光纤探针处于气相还是液相。通过检测经探针耦合进光纤的荧光光强分辨水相还是油相,从而实现单一探针传感器对油井内油相、水相、气相三相相含率的测量。     

特种微型光缆外护层固化度的研究

由于固化前后紫外光(UV)固化涂层材料分子链中>C-C<键上的C-H键面外弯曲振动在810cm-1附近产生的红外特征吸收峰会发生变化,因而采用了傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对特种微型光缆外护层固化度进行测定.借此对不同抗氧阻聚、辐照时间等工艺条件下以及长期储存过程中特种微型光缆外护层的固化度进行研究及原因分析,为控...     

NSOM和TSM中探针-样品间剪切力作用机制的研究

利用粘有光纤探针的石英调谐音叉，可实现近场扫描光学显微镜（NSOM）和调谐音叉剪切力显微镜（TSM）光纤探针尖端与样品（T-S）间距离的控制。研究了石英调谐音叉控制T—S间剪切力作用的机制，建立了音叉T-S系统的振动方程，理论分析了音叉电流I和T—S间距d的关系，建立了T—S间剪切力作用机制模型。实验测量了不同环境和不同样品下的I-d曲线，实验结果与理论分析相吻合。揭示了nm尺度下，由于毛细凝聚作用在T—S间耦合的H2O和C—H化合物分子所形成的粘滞阻尼是导致T—S间剪切力作用的主要原因。     

移动通信系统中光纤直放站的设计

移动通信系统引入光纤直放站后使基站接收端的噪声发生变化,通过对光纤直放站之间的传输距离分析以及引入光纤直放站后基站接收端的噪声变化分析发现,噪声增量主要由直放站增益和基站发射机至直放站的路径损耗决定,并进一步推导出光纤直放站的上行增益应比路径损耗小8 dB,而其下行增益的设计应充分考虑到系统上下行的平衡。最后,设计了系统噪声系数为3 dB,上行增益为30 dB,下行输出功率设为36 dBm的光纤直放站。实际投放后发现,网络盲区的比例减小到3.18%,说明该直放站的效果相当显著,并且性能稳定,与原基站兼容性好。     

热极化保偏光纤电光相位调制器

对熊猫保偏光纤热极化 ,制成了一种新型保偏光纤电光相位调制器。在 2 80℃温度下 ,在磨抛并镀有微带电极的熊猫光纤两侧加 30 0 0V直流高电压进行极化 ,制成的电光相位调制器的电光系数为 0 47± 0 .0 5pm/V。此新型光纤电光相位调制器由保偏光纤制成 ,可用其构成偏振稳定的干涉型全光纤器件。     

一种基于M-Z干涉仪的事件识别算法

利用基于马赫-曾德尔(M-Z)干涉原理的分布式光纤振动传感监测系统,提出了一种光缆振动事件的识别方法。该方法解决了普通光纤振动传感监测系统不具备模式识别智能分析可操作性的问题。通过对光缆上的振动事件的分析对振动的事件识别建模,利用大量实验数据将振动事件分类,通过与这些振动事件的比较,实现对振动事件的识别。     

Blood Velocity Measurement by Fiber Optic Laser Doppler Anemometry

Laser Doppler anemometry has been used to measure blood velocities by using a fine fiber optic probe both to deliver laser light into the blood and to receive reflected light from red blood cells at the tip of the probe. In vitro, with the probe aligned in the direction of flow, nonlinear calibration is possible to velocities of 15 cm/s in a 3 mm diameter vessel. When the probe is aligned against the flow, measurement of velocity is linear to at least 1 m/s. In vivo recordings of coronary and aortic blood velocity are produced by performing a fast Fourier transform (FET) in real time.     

Monitoring pH of otitis media effusion in chinchillas usingfluorescence spectroscopy

The authors have developed a fiber optic fluorometer to measure fluorescent signal intensities across an epithelium barrier. As a medically relevant example, the authors have measured the pH of the effusion formed during Hemophilus influenzae induced otitis media infection in the chinchilla, the classical animal model for human middle ear disease. Because the choice of antibiotic used in clinical therapy is dependent on the pH of the effusion, a noninvasive method of measuring pH is highly desirable. Using the fluorescent pH probe carboxy-seminapthorhodafluor, the authors were able to detect pH changes of 0.15 units in the pH range around 7.0. The development and resolution of the otitis media was followed with magnetic resonance imaging to confirm the presence of the effusion formed during the infection     

利用双激光光源监测甲烷浓度的光吸收法光纤传感器

基于Lamber -Beer定律 ,利用波长为 1.3 3 μm的脉冲lnP/InGaAsP半导体激光器作为测量光源 ,用低损耗的光纤进行光信号的传输并以钽酸锂热释电探测器作光电转换器件 ,设计出了一种新颍的远距离监测甲烷浓度的光纤传感系统。以此光纤传感系统为探头 ,设计出了一种可实时监测甲烷浓度的仪器 ,并能实现 3km的远距离遥测。介绍了该光纤传感系统及由该光纤传感系统构成的监测仪器的基本结构与工作原理 ,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法 ,并给出了监测仪器相应的技术指标     

光纤干涉测距仪中倍增光纤长度的自标定

介绍了一种利用半导体激光器作光源 ,在光纤干涉测距中标定光纤光程差的自标定方法。它不需要借用外界仪器 ,仅利用自身的测量系统就可以精确地标定两组光纤的光程差。将标定结果引入测量系统 ,就可以实现测量系统的量程倍增 ,从而实现无长导轨的大距离、高精度测量。