表面增强拉曼光谱在茶叶质量安全检测和品质分析中的应用

拉曼光谱特别是表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman scattering, SERS)是一种基于光的非弹性散射的光谱技术,具有实时、快速等特点,是一种很好的检测茶叶质量安全和品质分析的方法。本文介绍了拉曼光谱及SERS技术在茶叶农药残留、重金属和真菌毒素等质量安全检测方面的应用,以及在茶叶理化成分检测和茶叶种类分析等茶叶品质分析上的研究进展。     

基于随机光栅的可调谐随机光纤激光器

提出一种基于随机光栅与高反射布拉格光栅(FBG)相结合的可调谐随机光纤激光器。利用980nm泵浦光源泵浦一段7m长的掺铒光纤(EDF)进行增益放大,由随机光栅提供随机反馈。随机光栅长7cm,具有约10000个折射率修改点,这些点由飞秒激光逐点写入,并沿光纤方向随机分布,两点相邻间隔小于10μm。同时,利用中心波长为1548nm的高反射FBG来组成半开放腔结构,实现了随机激光的输出。实验测得的泵浦阈值功率仅为18mW,斜率效率高达13.2%,并通过改变FBG的中心波长,实现了输出激光波长的可调谐,调谐范围为4.45nm(1548.04~1552.49nm)。得益于半开放式激光腔的设计和EDF的高增益,整个系统具有阈值低、效率高、结构简单等优点。     

产生LED环形光斑的组合透镜设计与参数优化

现有灯具对于廉价的LED环形光斑有着较大需求,近距离产生较大半径的均匀环形光斑能够有效应用于灯具出光效果设计。根据能量守恒定律构建映射关系,数值计算建立组合透镜模型。根据参数化研究结果,采取环形倾斜阵列底部开口半径为3 mm、底部高度为2.4 mm的组合透镜的方法。针对扩展光源以及倾斜角度对于光斑均匀度的影响,进行了仿真模拟,结果表明可实现均匀环形光斑,适用于灯具背光源环形出光效果设计。     

基于自由曲面非对称配光的LED路灯眩光抑制研究

针对LED道路照明中的眩光问题,基于自由曲面透 镜设计,提出一种非对称单侧蝠翼配光方法。进行眩光抑制。分析了LED路灯眩光成因,得 出消除眩光的非对称单侧蝠翼配光要求,通过非成像光学设计,以能量守恒定律与折射定律 为理论基础,对自由曲面进行迭代优化,将普通LED的朗伯型分布曲线变 换为单侧蝠翼型的配光曲线,从而改变LED路灯的照明角度,实现抑制眩光的目的。仿真结 果表明, 本文方法设计在单向通行的照明环境下,可以实现照度均匀度优于0.65,同时消除眩光,具有良好的应用和发展前景。     

基于马赫-曾德尔干涉仪的保偏光纤温度传感器研究

根据马赫-曾德尔干涉仪(MZI)原理在两根标准 单模光纤(SMF)中间熔接一段保偏光纤(PMF),通过电弧 放电和熔接推挤形成凹-凸型锥,构成温度光纤传感器。利用PMF的包层模、纤芯模对温度 的灵敏度差异,通 过检测透射光谱中不同干涉谷的波长和强度变化,实现对温度的测量。实验表明,在25~70℃的范围内, 当PMF的长为30mm时,在1533.68nm和1560.92nm时的干涉谷对应的波长灵敏度为0.029 nm/℃和0.040nm/℃,对应的强度灵敏度为0.12dB/℃和0.097dB/℃;当PMF的长度为 40mm时,在1540.54nm和1568.64nm时的干涉谷对 应的波长灵敏度为0.083 nm/℃和0.099nm/℃,强度 灵敏度为0.152 dB/℃和－0.211dB/℃。根据 光谱仪0.01nm和0.01dB的分辨率,对应的波 长和强度分辨率分别为0.100 ℃和0.047℃。     

镂空不锈钢超材料的双频段类电磁诱导反射研究

目的:研究镂空不锈钢超材料的双频段类电磁诱导反射(Electromagnetic-like induced reflection, EIR-like)。方法:采用有限积分法CST软件数值仿真镂空不锈钢超材料的反射率与磁场分布,利用聚焦激光束对不锈钢进行微米量级激光切割来加工出镂空不锈钢超材料并进行实验测试。结果:在太赫兹波的激励下,镂空不锈钢超材料与太赫兹波发生近场耦合,镂空不锈钢超材料三个独立的镂空结构谐振器激发出三个明模,线槽阵列结构谐振器分别和两个边长不等的开口环(SRRs)槽阵列结构谐振器共振产生两个类EIR现象。结论:镂空不锈钢超材料在反射域获得两个大的群指数,数值分别为11.2和11.8,其产生的类EIR现象也可以称为慢光现象,这种现象将用于慢光器件的设计及生物传感应用。     

基于氧化石墨烯的干涉型光纤湿度传感器

氧化石墨烯是一种新型二维纳米碳材料,比表面积较大,亲水性突出,折射率随湿度变化显著,可用于高灵敏度的光纤湿度传感.我们提出并实验验证了一种基于氧化石墨烯的干涉型光纤湿度传感器,在保偏光纤与普通单模光纤的两个熔接点处分别采用花生形光纤结构与错位熔接,构建在线型光纤Mach-Zehnder干涉仪,并通过沉积将氧化石墨烯均匀地镀在保偏光纤表面.当环境湿度变化时,氧化石墨烯薄膜吸附或释出水分子,其折射率发生变化,改变包层模的有效折射率,进而导致干涉条纹的强度变化.实验结果表明,在35%~65%RH的测量范围内该传感器具有灵敏度高达0.165dB/%RH的线性响应,因此具有灵敏度高,结构简单的优点.     

光谱法研究甲啶铂与牛血清白蛋白的相互作用

甲啶铂(picoplatin)是一种新型的抗癌药物,但其在体内的作用机制尚不明确。利用荧光光谱技术研究模拟人生理条件(Tris-HCl缓冲溶液体系,pH7.4)下甲啶铂与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用,甲啶铂对BSA的内源荧光(336nm)有猝灭作用。在室温296K和模拟人体温度310K条件下,甲啶铂对BSA的荧光猝灭效率随温度升高而降低,属于静态猝灭。运用位点模型计算出296K、310K时结合常数分别为4.032×10⁴、2.181×10⁵L·mol－1,结合位点数分别为1.10、1.31,说明甲啶铂对BSA的靶向目标仅有一个。根据计算所得的热力学参数ΔH＞0,ΔS＞0,说明甲啶铂与BSA分子之间以疏水作用力为主,且结合反应为吸 热反应。时间分辨荧光结果表明,BSA中第212位Trp残基可能是甲啶铂的靶向目标,且温度升高有利于甲啶铂与BSA反应的正向进行。     

基于优化 ELM 的光纤连接器表面自识别降噪技术

光纤连接器的表面检测属于精密仪器检测,因此工厂环境中的大量灰尘会影响连接器表面的复原效果。然而现有的检测技术运行时间长,对于图像细节的保留能力差,并且难以克服实际工作环境中的干扰。因此提出一种优化超限学习机的自识别降噪技术。首先对于干涉数据进行降维处理;其次,采用AdaBoost算法优化超限学习机对噪声点进行定位;最后通过滤波算法对噪声点位置进行修复。实验得出,基于AdaBoost-Elm的自识别降噪算法具有较高的噪声识别能力,其平均噪声识别率达97.33%。此外,采用基于AdaBoost-Elm降噪算法得到BBS的平均值为131.14,NRIQAVR的平均值为2.61,降噪效果均优于全局滤波算法。最后,通过模拟工厂环境,采用基于AdaBoost-Elm的中值滤波算法在不同光强条件下对重度污染的光纤探头进行3D复原测试,其BBS达到130左右,NRIQAVR低于2.57,对比基于Elm的中值滤波算法具有明显优势。     

基于光热敏折变玻璃的反射式体布拉格光栅

为了稳定高功率半导体激光器的输出波长并且压缩 其光谱带宽,通常采用反射式体布拉格光栅(VBG)作为反射镜来构造外腔半导体激光器。V BG是利用激光全息技术,在一种特殊的感光玻璃上制作的周期性调制折射率结构。采用传统 的高温熔融-淬火工艺设计并制备了一种新型的光热敏折变(PTR)玻璃。测定了PTR玻璃的 玻璃转变温度和软化温度。在400 nm波长以上,获得了高达 91%的透过率。通过紫外全息曝光和两步热处理工艺成功实现了NaF纳米晶在PT R玻璃中的析出。在PTR玻璃上记录了布拉格波长为975.80 nm的反射 式VBG,并将其用于高功率半导体激光器(LD)的波长锁定。利用衍射效率为13.97%的反射式VBG,可实现半导体激光器输出波长准确地锁定在975.80 nm。输出线宽被有效压缩到0.4 nm以下。在相同的水冷 温度下,不同输入电流(2A→10 A)实现了仅仅0.06 nm的红移。在输入功率为10.2 W时,单管LD的最大输出功率 为9.7 W。