微环差分光子生物传感器的传感性能

通过模拟仿真,研究了基于绝缘衬底上的硅（Silicon-On-Insulator,SOI）的微环生物传感器的传感性能,得出其体传感灵敏度为38.71 nm/RIU,探测极限为1.810-3 RIU,Q值为2.22104。基于该结构,分析了噪声对传感器性能的影响,包括光源噪声和温度噪声。为了降低噪声影响,设计了具有参考和探测通道的双微环差分传感器,通过差分运算扣除噪声引起的谐振波长漂移,从而可以有效降低噪声对传感器探测结果的影响。通过数值模拟和计算,其被探测物的折射率变化的相对误差减小了15.85%,表明微环差分传感器可以有效降低噪声的影响,对提高微环生物传感器的性能将有极大的促进作用。     

回音壁模式光学微腔及其应用研究进展

近年来,高品质因子的回音壁模式（WGM）光学微腔发展迅速,成为光学和物理领域的热点研究。光学微腔是一种微型光学元件,由于其微小的尺寸和高品质因子,可以加强光与物质的相互作用并使光在其中长时间存留。WGM光学微腔是光学微腔的典型代表之一,具有体积小、灵敏度高和寿命长等优点,目前,基于WGM光学微腔的应用主要集中在各类传感、激光器和滤波器等领域。然而,当前对WGM光学微腔的研究还未实现大规模生产,仅处于实验室研究阶段,工业化生产还存在成本高、制作工艺困难等缺点。文章重点介绍了WGM光学微腔的研究进展,阐述了回音壁材料对Q值的影响,近几年WGM光学微腔在传感、激光器和滤波器领域的应用,并提出了在可能实现全光网络的未来WGM光学微腔存在的挑战及进一步研究方向。对于后续研究,文章认为首先需降低成本、缩短时间,提高制备工艺的精度和效率;其次,需要解决微腔与光学器件耦合的问题,提高耦合效率并提高抗干扰能力;最后,需要解决腔体对环境的敏感性问题,以确保微腔在制备滤波器等器件时具有良好的稳定性。     

基于狭缝波导的聚合物基微环折射率传感器研究

基于狭缝波导结构,设计了工作波长在890 nm的聚合物基微环。从折射率传感的角度详细分析了狭缝波导的模场特性。分析了波导高度、宽度及狭缝宽度对灵敏度的影响。传统的狭缝波导具有较高的弯曲损耗,这会影响微环谐振器的品质因子Q以及消光比。设计了非对称的狭缝结构,保证波导模式位于波导中央传输,降低弯曲损耗。为了条形波导与狭缝波导更好的耦合,设计了基于多模干涉结构的条形-狭缝波导模式转换器。仿真表明设计的微环谐振器的传感灵敏度达到109 nm/RIU。     

光学电流传感器的实现方案及其现状

介绍了光学电流传感器的实现原理，各种光学电流传感器的实现方案及其各自的优缺点，同时提出目前影响光学电流传感器商用化的几个问题及其相应的解决措施．     

光学微腔的应用和发展前景

随着激光技术的不断发展,高Q值光学微腔受到广泛关注,其应用领域不仅局限于传统光学,在量子信息和集成量子芯片方面更是有广阔的应用前景。简要分析了两种不同类型光学微腔(回音壁模式光学微腔和光子晶体缺陷腔)的原理、发展历程以及相对于传统光学谐振腔的优势。同时数值模拟出了不同结构光学微腔的模式分布。基于其特殊优势,介绍回音壁模式光学微腔在激光技术、生物探测以及量子物理领域的重要应用,并且预测光子晶体微腔将在集成光学、微电子技术等领域具有巨大的发展前景。     

基于回音壁模式的球形光学微腔实验研究

采用聚苯乙烯材料制作出不同直径(50～250μm)的球形光学微腔并实现了微腔与锥形光纤的耦合,测量了球形光学微腔在1570～1576nm波长范围内的吸收光谱,实验结果表明球形光学微腔在这一波长范围内可发生基于回音壁模式(WGM)的光学谐振,且WGM吸收峰的相邻波长间隔随着聚苯乙烯微球直径的增大而减小。通过吸收光谱计算了聚苯乙烯微球在其本征频率下的品质因子,结果表明微球品质因子数量级均在104以上。     

光学电流传感器的实现方案及其现状

介绍了光学电流传感器的实现原理,各种光学电流传感器的实现方案及其各自的优缺点,同时提 出目前影响光学电流传感器商用化的几个问题及其相应的解决措施。     

基于光学微环的化学传感器

以SiN为材料,采用与CMOS工艺相兼容的技术,制备了波导宽度为1μm,半径为400μm的SiN光学微环。经测量,其品质因数(Q值)高达20 000,自由光谱范围(FSR)为0.5 nm。提出了采用光学微环传感器、单波长光源和光功率计对待测物进行测量的方案。实验证明,该方案与传统的采用光谱仪测量谐振峰值漂移的方法相比,可以取得更高的系统探测灵敏度。最后,利用微环传感器对葡萄糖溶液浓度进行测量,灵敏度高达10-4折射率单元(RIU),证明了该传感器可以应用于溶液检测领域。     

一种具有自然偏置点的集成光学电场传感器

讨论了一种通过在铌酸锂衬底上制备非对称Mach-Zehnder干涉仪结构的光波导,得到具有自然偏置点的电场传感器.讨论了该器件主要参数的理论设计方案和工艺设计方案,并对试验结果进行了分析.     

一种同时测量温度和应变的光纤光栅传感器

报道了一种新型实用的用单根光纤布拉格光栅(FBG)实现温度和应变分离传感的技术。当光纤光栅一部分包层直径变小时，整个光栅可以看成由两个周期相同但直径不同的子光栅连接而成。理沦分析和实验都证实了这两个子光栅具有相同的温度敏感性和不同的应变敏感性．由此实现光纤光栅传感器中温度和应变两参数的分离测量，而且这两个子光栅的中心波长间距可以直接测量应变大小．温度变化不影响所测量的应变值。实验中光栅的一部分包层直径被HF酸腐蚀到82μm．获得了两子光栅应变响应系数分别为0．00201nm/με．0．000858nm/με，二峰间距的应变响应系数为0．00116nm／με．二峰的温度响应系数均为0．01nm/℃的测量结果．依据这些结果可以对温度和应变进行同时分离测量。     

基于DFB激光器解调技术的光学电流互感器

针对交流电流的测量,提出了一种基于分布式反馈（DFH）激光器解调技术的光学电流互感器（0CT）。OCT的传感部分运用光纤Bragg光栅（FBG）和超磁致伸缩材料（GIⅢ①作为传感器探头,同时应用DFB激光器对FBG进行解凋,实现交流电流的测量。对于这种新型的OCT进行了理论分析和实验研究,实验测得系统传感灵敏度可达到1...     

一种基于非对称MZI的光偏振复用解调技术研究

提出了一种基于非对称马赫增德干涉仪(MZI)的光偏振复用解调方案,使用VPI transmission Maker搭建了100Gb/s的DQPSK偏振复用传输系统,使用基于非对称MZI的光电探测模块对信号进行解调.仿真结果表明:信号经过背靠背和100km传输后,眼图较好.     

基于线阵CCD的新型转速传感器

为解决已有转速测量方法动态范围受限,需附加测量元件影响转动与测量精度等问题,本文提出了一种基于线阵CCD的转速传感器。利用固定于转轴上的特殊设计条纹的反射,将转动变换成平动,利用CCD在微位移检测方面的优势,再结合高灵敏度的PIN管作为位置标志,同时实现了在低速和高速范围内的非接触、实时性测量。转速测量实验表明,本文传感器在0～8 000r/min内,分辨率可达0.86r/min,平均相对误差为0.59%,线性度为1.6%。     

应用频率积分相位解调测量径向畸变

为了测量光学成像系统的径向畸变,采用载频条纹模板,应用瞬时频率积分法提取因径向畸变而产生的径向调制相位;推导了条纹径向调制相位与瞬时频率的关系式,并导出径向调制相位和径向畸变位移关系;采用小波频率估计提取畸变条纹径向瞬时频率,并对其进行积分获得畸变条纹的径向调制相位;应用径向调制相位和立方卷积插值算法对畸变图像进行了校正,得出了详细的理论分析和实验结果。结果表明,上述方法是可行的。     

A small-size polarization splitter based on a planar optical phasedarray

A device is proposed in which the dispersive properties of an array of bent optical waveguides are utilized for splitting the two polarizations present in the input waveguide. An experimental device for operation at a 633-μm wavelength, with dimensions of 0.6×2.5 mm ², was designed and fabricated using conventional (high-quality) optical lithography. Insertion losses as low as 0.5 dB and far-end crosstalk values of 17-21 dB have been achieved     

新型光电混合式电流互感器设计

设计了一种光电混合式电流互感器,它由传感头、光纤传输和光电转换器、信号处理电路和工作电源4部分组成。这种结构具有绝缘性能高、可靠性强、质量小等特点,并对误差情况进行了分析。     

基于电磁超表面的太赫兹线极化转换器

研究基于电磁超表面的太赫兹波束极化调控技术,即采用金属-介质-金属的三层结构设计了一种反射式太赫兹波90o线极化转换器,并分别采用数值仿真和实验测试方法表征其极化转换特性。结果表明,该反射式超表面可以在工作频率(0.5 THz)达到高效的线极化转换(高于75%),且具有宽带特性(在0.35~0.65 THz极化转换效率超过50%)。此外,采用的超薄玻璃介质衬底使得超表面极化转换器具有厚度小、质量轻和耐热性好等优异的综合性能。     

基于环绕式光纤的热风管温度解调技术

为了克服分布式光纤及其温度传感技术应用于高炉热风管中所存在的距离漂移率高、光纤互换性差等缺陷,采用了双端单路解调法,对光纤始末两端所测得的Stokes和anti-Stokes光强度比做算术平均处理,来抵消光纤衰减项Zc。双端单路解调法的距离漂移率K=0.011,更换光纤产生的最大Raman比偏差为0.015。结果表明,该解调法的距离漂移率低,当要求更换其它光纤时,光纤衰减系数不需要重新标定,完全能够实现对沿光纤路径温度场信息的有效测量。     

Homodyne optical coherent systems based on polarization modulation

The first homodyne receiver for polarization modulated optical signals is proposed and analyzed. It is based on the detection at the receiver of the four quadratures that completely characterize the received optical field and on the estimation of the Stokes parameters starting from them. This allows homodyne detection to be carried out without phase locking the local oscillator to the received signal. An accurate performance evaluation is carried out both at the quantum limit and in the presence of phase noise for a binary system based on an antipodal decision in the Stokes space. The system structure is described. The quantum limit performance is evaluated, and the phase-noise induced penalty is evaluated using an accurate analytical model     

基于旋转多元阵列探测器的快速光声成像系统

为了快速得到高质量的光声重建图像,采用旋转多元线性阵列探测器,可改善投影不均匀的影响,重建复杂吸收体的光声像。由旋转不同角度数的光声像的仿真和实验表明,利用多元线性阵列探测器旋转扫描的光声像,能够更好地反映生物组织的光学吸收分布。该系统有望为组织的在体功能成像提供一种更方便快捷的装置和方法。