基于双模LPFG折射率不敏感双参量传感器

环境折射率和环境温度变化是影响光纤应变测量误差的主要因素.本文利用双模光纤纤芯双模式(LP01和LP11)支持特性设计了一款环境折射率不敏感的双模光纤(DMF)长周期光纤光栅LPFG)应变传感器.设计了传感器模型结构,制作了最优化参数的传感器样品.实验测试了DMF-LPFG传感结构对外部环境中应变、温度和折射率的响应....     

SPR传感器的应用及其发展

表面等离子共振(SPR)传感器是一项新兴的生物化学检测技术,具有灵敏度高、检测方便快捷、可实现在线检测等许多优点,可广泛应用于材料科学、环境保护、食品工业等直接关系人类生存发展的诸多领域。首先介绍了SPR传感器的发展历史及其工作原理,然后综述了SPR传感器的结构和分类,具体包括棱镜耦合式SPR传感器、集成光波导耦合式SPR传感器、光纤SPR传感器和光栅耦合式SPR传感器的结构,着重描述了SPR传感器的最新发展趋势,重点介绍了分布式SPR传感器、光纤SERS传感器的发展状况。     

角度扫描型SPR传感器在免疫反应检测中的数据处理研究

表面等离子体共振(SPR)传感器广泛应用于生物分子的免疫反应检测。针对自行研制的角度扫描型 SPR 传感器,根据Langumair模型开发了动力学检测和动力学数据分析软件系统,提出了一种采用多项式拟合和质心法相结合的数据处理方法,该方法可有效抑制免疫反应检测过程中噪声、环境温度和机械振动等对SPR共振角测量的干扰。检测小鼠抗原、抗体免疫反应动力学,求出其结合速率常数ka≈2.05×104 M-s-、解离速率常数kd≈0.005 s-,验证了该装置和数据处理方法的可行性。该方法能有效提高角度扫描型表面等离子体共振传感器的精度和抗干扰能力,具有良好的应用和推广价值。     

基于级联长周期光纤光栅的溶液折射率与浓度的测量研究

级联长周期光纤光栅的谐振峰对外界折射率较敏感,利用该特性制成的折射率传感器可以实现对溶液折射率和浓度的实时在线测量。通过对不同折射率的NaCl溶液和蔗糖溶液的实验研究,得出溶液折射率、浓度与谐振峰之间的关系。实验结果表明: LPGP较为灵敏的外界折射率范围为1~1.4513,在此范围内,随着外界折射率的增加,透射谱干涉峰的幅值逐渐减小而谐振波长逐渐向短波方向漂移。该传感器可应用于生物、化学、过程控制等高灵敏度传感领域的各种溶液进行监控,具有较高的实用价值。     

LPG在复合材料实时监测中的应用研究

树脂传递模塑工艺能制造出高质量和形状复杂的复合材料,目前已广泛地应用于舰船、航空航天、国内各工业等领域.在线监测在RTM中是关键环节,可以实时控制最终产品质量.作为一种新型的光纤实时传感系统,长周期光纤光栅传感器受到了越来越多的关注,本工作采用长周期光纤光栅传感器监测RTM工艺的流动前沿,详细地研究了各种工艺条件对LPFG损耗波峰的影响,探讨了LPFG在RTM工艺中的应用情况.     

纳米材料在SPR生物传感器中的应用进展

目的研究纳米材料在SPR生物传感器中的应用进展。方法介绍表面等离子共振(SPR)原理和近几年来纳米材料在SPR生物传感器中的应用研究现状,并重点综述常见的几种纳米材料(包括金纳米粒子、金纳米棒、银纳米粒子、磁纳米粒子、石墨烯和量子点)在SPR生物传感器中的应用新进展。结果 SPR生物传感器是对表面折射率变化敏感的一项分析技术,然而,传统的SPR传感器无法检测极小的折射率变化,这就阻碍了其在超灵敏检测中的应用。结论采用纳米材料提高SPR检测灵敏度和特异性是SPR技术发展的必然趋势。     

长周期光纤光栅对掺葵花籽油的橄榄油纯度测定研究

针对当前橄榄油掺假问题,提出一种测定橄榄油纯度的新方法.将纯橄榄油和纯葵花籽油按不同比例配置得到不同纯度的待测橄榄油,用阿贝折射计测出各样品的折射率,得到样品纯度与折射率之间的线性关系.利用长周期光纤光栅传感器对外界折射率的敏感性特性,将不同纯度的待测橄榄油分别滴加到长周期光纤光栅表面;宽带光源发出的光经过其表面进入光谱仪后得到不同纯度样品的透射谱.实验测得不同纯度的橄榄油样品与衰减峰的强度变化存在线性关系,灵敏度为0.007 04dB/%,线性度较好,决定系数R2约为0.96.根据光谱仪的强度分辨率可以计算得到橄榄油纯度的探测极限为1.42%.研究结果表明,利用该长周期光纤光栅传感器可以简单、快捷、准确地测定橄榄油的纯度,具有一定的应用价值和前景.     

基于相移布喇格光纤光栅的折射率传感实验研究

利用图解法求解光纤特征方程,获得腐蚀过程和传感过程中光纤光栅的光谱特性,设计了光纤光栅的部分腐蚀方案,采用氢氟酸溶液腐蚀制作相移布喇格光纤光栅。对光纤光栅进行部分腐蚀,将形成相移光纤光栅。根据相移光纤光栅的特性,讨论了利用反射光光强解调的方式,该方式具有结构简单且对温度不敏感的优点。     

LP模型分析涂覆长周期光纤光栅复折射率传感器

对于涂覆长周期光纤光栅(LPG)传感元件,涂覆层折射率大于包层折射率时将具有很高的灵敏度.然而在涂覆层厚度为纳米量级时,涂覆层的折射率将具有一定的吸收,吸收将对LPG传感元件产生一定的影响.本文在线偏振(LP)模近似理论和耦合模理论(CMT)的理论模型基础上,通过数值计算对这一情况进行研究讨论.详细分析了模式转变点附近和远离模式转变点区域涂覆LPG的模式结构和透射谱情况.在无吸收的理想模型基础上,详细分析了消光系数对模式转变和重新组合的影响,以及模式结构的转变对LPG透射谱的影响,得出吸收将会导致LPG灵敏度、可测量的动态范围的变化.最后,文章给出了一种新型的LPG吸收传感元件的模型.     

金属薄膜对表面等离子波传感器灵敏度的影响

表面等离子体指的是金属和介质交界面上的电荷层,它在电磁波的激励下会发生共振现象,能够影响电磁波的传播。而金属膜折射率的任何改变都会影响共振条件,并引起共振角的改变。     

光纤表面等离子体共振传感系统的数据处理

针对表面等离子体共振原理以及光纤传感的优越特性,本文提出并实现了一种基于光纤表面等离子体共振效应的传感检测系统,给出了系统数据分析的处理模型.该方法根据偏度-峰值检验,采用高斯分布检验对共振区域附近的测试数据进行了均值处理,通过理论分析进一步指出采用均值估计的线性模型可以有效地估计共振波长;同时,在保证检测精度的前提下给出了数据处理的最小运算长度.结果表明,可以使系统数据计算的工作量降低至原来的2%,从而提高了系统的处理效率.     

包层腐蚀光纤M-Z干涉型高灵敏度折射率传感器(英文)

我们设计并制作了一种基于Mach-Zehnder干涉的高灵敏折射率传感器,其结构由两个光纤纤芯偏移的熔接结经包层腐蚀后组成。首先,利用商用的光纤熔接机在单模光纤上制作两个光纤纤芯偏移的熔接结;然后,将光纤化学腐蚀获得细薄的光纤包层,则光纤倏逝场与周围介质强烈相互作用,即制作出Mach-Zehnder干涉型高灵敏折射率传感器。实验结果表明,制作的长度为10 mm、直径为13.2μm的Mach-Zehnder干涉型折射率传感器,在折射率1.333～1.3685和1.3685～1.386范围内,其传感灵敏度分别高达1288.05和2118.26 nm/RIU。该传感器具有高灵敏度、结构紧凑、制作简单和低成本的优势。     

局域表面等离子体共振效应气体传感器的研究进展

贵金属纳米结构的局域表面等离子体共振光学在光催化、光学传感器、表面增强光谱学、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。基于贵金属的局域表面等离子体共振效应传感器的性能主要依赖于贵金属的结构,总结了纳米贵金属粒子性质以及各种结构的制备方法和应用,并展望了未来表面等离子体共振效应传感器的发展趋势。     

保偏微结构光纤光栅 F-P腔折射率传感特性分析

针对提高光纤光栅折射率传感器抗干扰能力以及增加反射率的需求,本文提出了一种基于Fabry-Perot腔的保偏微结构光纤(PM-MOF)布拉格光栅折射率传感器.根据传榆矩阵法和有限元方法,分析了微结构光纤光栅F-P腔中被测物折射率与F-P腔反射谱中两个偏振模谐振波长差的关系,在此基础上讨论了中心孔直径、F-P腔长度等参数对传输特性的影响.研究结果表明,随着空气孔中填充物折射率的增加,保偏微结构光纤光栅F-P腔的两个偏振态的谐振波长差将逐渐减小;F-P腔的干涉作用使反射率较单个光栅有很大提高,便于长距离传输和实时解调;两个偏振模对外界干扰具有相似的响应,因此该传感器具有更强的抗干扰能力.本文研究结果为保偏微结构光纤光栅在折射率传感器及其生物传感器方面的应用提供了理论依据.     

微纳Taper光纤干涉传感器的折射率测量理论研究

利用微纳taper光纤干涉方程和微纳光纤传输模式函数关系,建立了微纳taper光纤干涉波长随环境折射率变化的数学模型,指出微纳taper光纤干涉波长的响应规律由基模高阶模有效折射率差、色散因子和环境折射率3个因素所决定.详细研究了微纳taper光纤传感器的灵敏度变化规律,结果表明,传感器的灵敏度随光纤半径变小而急速增大,并随环境折射率的增大而非线性增加,而且探测波长越长,其灵敏度越大.     

Refractive index and temperature sensors based on no-core fiber cascaded with long period fiber grating

A kind of compact fibre-optic sensor based on no-core fibre (NCF) cascaded with a strong coupling long-period fibre grating (LPFG) is proposed and experimentally demonstrated. The sensing mechanism is based on the Mach–Zehnder-like interference between the core fundamental mode and cladding mode of the fibre structure. The NCF and LPFG are used as the mode exciter and combiner, respectively. Due to the particular properties of the strong coupling LPFG, the measurements of refractive index (RI) and temperature with high sensitivity are realized by monitoring the transmission spectrum with intensity and wavelength interrogation techniques, respectively. The achieved RI sensitivity reaches ?580.269 dB/RIU in the range of 1.436–1.454 and the temperature sensitivity reaches 27.2 pm/°C.     

低温等离子体碳纤维表面处理技术研究

采用低温等离子体法对碳纤维表面进行处理,并通过滴水试验、SEM、XPS测试处理效果。与阳极氧化法相比,低温等离子体法能更有效地改变碳纤维的表面性质。滴水试验表明经等离子体处理的碳纤维表面呈极性,与水的润湿性好;SEM测试结果表明,低温等离子体法处理的碳纤维表面沟槽比阳极氧化法的更多,前者表现出更强的表面修饰性;XPS测试结果表明,经等离子体和阳极氧化法处理后的碳纤维表面均含有羧基、羟基、羰基,低温等离子体处理后的碳纤维表面的极性官能团总含量为17%。     

基于概率模型的光纤光栅传感网络优化布置

光纤光栅传感器相比与传统传感器,其特有的轴向敏感性决定了它的探测距离在传感器的不同方向上是有差异的,因此光纤光栅传感器的布置角度对于传感器网络的性能具有很大的影响。基于传统传感器的概率探测模型,本文提出了一种贴合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型,并通过实验验证了其正确性,继而利用这一模型,采用粒子群优化算法进行了光纤光栅传感网络的优化布置。最后,同不考虑布置角度的优化布置方法进行了比较,结果表明,在实际应用中考虑布置角度对于传感网络性能具有很大的提升。     

基于高斯光束下的Cu2S量子点表面等离激元共振模拟研究

应用COMSOL Multiphysics4．3a模拟软件,结合Maxwell电磁场理论,首先理论推导高斯光束的产生原理,得出基于Kretschmann棱镜耦合系统下的Cu2S量子点溶液,模拟进行852nm稳态激光器的高斯光束照射时产生表面等离激元（SPR）,改变量子点的基本属性以及改变入射光角度,模拟出在不同条件下Cu2S量子点产生SPR信号的情况,为Cu2S量子点在SPR传感方面的应用提供了理论依据和参考。