材料填充微结构光纤光栅传感特性研究

采用有限元COMSOL multiphysics软件和耦合模理论,首先分析了微结构光纤Bragg光栅反射光谱特性,结果表明随着空气孔中的填充材料的折射率的增加,微结构光纤Bragg光栅反射峰波长向长波长方向漂移,其次分析了空气和酒精填充下微结构光纤Bragg光栅温度传感特性,通过两者的模拟,寻找合适材料填充微结构光纤B...     

双偏振微结构光纤光栅的折射率传感特性分析

研究了微结构光纤(MOF)布拉格光栅(FBG)的双偏振折射率传感特性。利用有限元方法对保偏微结构光纤(PM-MOF)的传输特性进行了分析,计算了传输特性曲线,分析了该种光纤单模传输的范围。同时结合耦合模理论,仿真了该种光纤均匀布拉格光栅在充入不同介质时的反射谱,得到两个偏振模LP0x1和LP0y1的中心波长差与介质折射率的关系曲线,通过特性曲线拟合出相应公式。同时,仿真了该光纤光栅的温度特性,研究结果表明,两个偏振模中心波长对温度响应相似,因此利用双偏振差分的方式来探测,具有较强的抗干扰能力,这一特性为光纤生物传感器的应用提供了理论依据。     

一种监测环氧树脂固化的光纤传感器

本文研究应用光纤传感技术对环氧树脂固化过程进行实时监测的方法。将光纤的一段包层去掉构成光纤迅衰波折射率传感顺，通过测量环氧树脂在固化过程中折射率的变化进行固化监测。由于光纤迅衰波传感器测量的是沿传感区长度方向的平均效果，因而可以在很大的程度上减弱树脂中空隙，杂质等缺陷对测量的影响。通过在光纤传感区－端的光纤端面镀全反射膜形成探针型传感结构，以便于操作。用光时域反射计（ＯＴＤＲ）进行测量，以光纤与光     

GaN 基蓝光发光二极管分布布拉格反射器的设计

采用传输矩阵法对GaN基蓝光发光二极管分布布拉格反射器(DBR)反射光谱进行研究.计算发现正入射时S偏振(TE模)与P偏振(TM模)反射带是一致的; S偏振和P偏振反射带随着入射角的增大都向高频(短波)方向移动,且两者之间的差别也随之增大,DBR反射带蓝移快慢与入射介质相关;低折射率入射介质时DBR具有更宽角度响应.通过修改结构参数多次计算表明;入射角修正的方法能较快地找到提高全方向反射的结构.复合DBR以降低反射率或者成倍增加膜层厚度为代价实现大角度范围的反射,复合DBR比传统DBR有更好的光谱特性,这对提高发光二极管的出光效率有现实意义.     

GaN基蓝光发光二极管分布布拉格反射器设计研究

采用传输矩阵法对GaN基蓝光发光二极管分布布拉格反射器（DBR）反射光谱进行研究。计算发现正入射时S偏振(TE模)与P偏振(TM模)反射带是一致的;S偏振和P偏振反射带随着入射角的增大都向高频(短波)方向移动,且两者之间的差别也随之增大,DBR反射带蓝移快慢与入射介质相关;低折射率入射介质时DBR具有更宽角度响应。通过修改结构参数多次计算表明：入射角修正的方法能较快的找到提高全方向反射的结构。复合DBR以降低反射率或者成倍增加膜层厚度为代价实现大角度范围的反射。复合DBR比传统DBR有更好的光谱特性,这对提高发光二极管的出光效率有现实意义。     

一种用于压力传感的光子晶体光纤的研究

文章提出了一种新型结构的用于压力传感的高双折射光子晶体光纤(PCF).在外界横向压力作用下,PCF两个偏振态的有效折射率发生改变,PCF的双折射随之变化,通过测量双折射改变引起的偏振态变化,可实现PCF的压力传感.仿真结果表明,高双折射PCF受到横向压力后,双折射线性变化显著,达到0.7×10<'-5>/MPa.     

基于太赫兹超材料的微流体折射率传感器

设计加工了一种太赫兹超材料微流体传感器件,利用时域有限差分法（Finite Difference Time Domain,FDTD）对其在太赫兹波段的传输、谐振及传感特性进行数值模拟。采用太赫兹时域光谱系统实验研究了偏振方向对传感器灵敏度的影响。实验结果表明,当超材料谐振环开口方向与入射太赫兹波的偏振方向平行和垂直时,折射率传感灵敏度可分别达到39.29 GHz/RIU和74.43 GHz/RIU。通过等效电路模型对该超材料器件的传输和谐振特性做了分析,并进一步明确了其传感机制。该超材料器件可对微量液体（5 l/mm2）实现芯片式的折射率传感,具有较高的传感灵敏度,在化学生物传感器的设计和制造领域具有潜在的应用前景。     

基于保偏光纤模式干涉的温度传感技术

基于Sagnac光纤干涉仪偏振非互易的光纤温度传感器的理论、方案和相关技术,利用光强度直接测量的信号检测技术,实现了单点温度传感并进行了实验验证.实验和测试表明:这种温度传感器达到了0.01℃的温度分辨率和稳定性,通过改变温度传感头的长度和传感保偏光纤的双折射率,可方便地调节其测量范围.同时又提出了一种新的反射型保偏光纤温度传感方案并研制出微小型保偏光纤温度传感头.在此基础上,实现了多点温度测量,研制出大型变压器绕组温度监控用多点温度传感系统,在0～200 ℃的温度范围内达到了0.5℃的测量精度和分辨率,研制的传感头满足高电压绝缘和热油、热蒸汽的恶劣环境要求.     

东北农田区土壤的偏振高光谱反射特征及肥力分析

以东北农田区土壤的偏振高光谱反射率为研究对象,从探测天顶角、探测方位角和偏振状态等方面分析研究了土壤的反射光谱特征及其与土壤肥力的关系。结果表明,多角度测量会影响土壤的反射光谱特征,影响主要体现在偏振反射比值上。180°方位角和90°偏振测量时土壤接收的能量多,土壤的偏振反射比大。土壤的肥力与土壤的偏振反射比具有明显的相关性。土壤的肥力综合指数越大,土壤的偏振反射比越低。本实验在保证农田土壤最优的遥感观测状态下,对土壤肥力的质量做了初步判断。这为土壤的多角度偏振高光谱的深入研究提供了一定的理论与实践基础,并能为农作物平衡施肥、精准农业和土壤定量遥感的相关研究提供参考。     

基于菲涅耳反射的准分布折射率传感器研究

介绍了一种基于时分复用光纤传感技术的准分布折射率传感器。通过测量光纤端面的菲涅耳反射信号的强度,实现对待测溶液折射率的分布检测。在多个测量点之间采用不同长度的延迟光纤,利用不同传感位置处的菲涅耳反射信号回到测量端的时间差来实现距离可分辨的多点测量。实验结果表明该传感器的测量距离达16 km,测得折射率范围为1.3486~1.4525,对应的灵敏度范围为38.785~305.430 dB/RIU(RIU为折射率单元)。     

光纤SPR传感器的信号检测及处理

光纤表面等离子体共振(SPR)传感器是目前应用在环境介质检测和生物大分子检测等方面的新型、高精度传感器。首先,以表面等离子体共振传感理论为基础,对系统检测结果进行数据处理,得出采用均值估计的线性模型。在不同时刻与相同环境介质下,检测某一溶液的十组光谱数据并进行均值估计,从而得到有效的共振波长。其次,利用小波分析方法进行信号处理,校正了噪声产生的漂移,对光谱信号压缩处理,以提高检测精度。再通过Matlab进行模拟仿真优化传感系统性能。并对不同折射率溶液如蒸馏水、酒精等进行检测,得到了良好的光谱响应曲线,证明了在检测范围内折射率和共振波长之间具有良好的线性关系。     

基于光纤折射率传感原理的溶液密度测定方法

提出了一种新颖的基于光纤折射率传感原理的溶液密度测定方法.适用于已知溶液中溶质成分时密度的测量.分别测定了 NaCl和KNO3溶液在恒定温度(20℃)下不同浓度时的折射率,与溶液的密度进行对比研究发现.溶液折射率与密度成线性关系,只要测得溶液的折射率就能测定溶液的密度.应用本方法对NaCl和KNO3溶液分别进行密度测量...     

Flexible,Large‐Area Covert Polarization Display Based on Ultrathin Lossy Nanocolumns on a Metal Film

Covert polarization displays provide a barrier to the inadvertent viewing of stored optical information. For security and anti‐counterfeiting purposes, access to concealed information without compromising packaging aesthetics is required in certain situations. However, optical conversion with polarized light typically requires sophisticated nanostructures only possible with limited materials, which are not appropriate for application to objects requiring flexibility or conformability, and color selectivity. A flexible, large‐area covert polarization display based on ultrathin lossy nanocolumns with wide color selectivity is presented. Self‐aligned porous nanocolumns (PNCs) fabricated by glancing angle deposition are a facile approach to polarization distinguishable structures. PNCs deposited on metal are designed to switch color in accordance with polarization by ultrathin resonance, which is modeled using the complex effective refractive index. Several combinations of material and thickness are presented to extend color selectivity with the standard red green blue gamut and color palette. As a demonstration, covert polarization display labels are attached to daily objects with curved and wrinkled surfaces, and hidden quick response codes are revealed by polarization adjustment in indoor and outdoor environments. Moreover, a multifunctional water contact detection covert polarization display is demonstrated based on the sensitivity of PNCs to the refractive index of the analyte.     

多孔硅/聚合物复合膜等效折射率的研究

用多孔Si（PS）圆柱空腔二维结构模型,理论研究了TE模式情况下PS／聚合物复合膜的等效折射率,给出了PS等效折射率与孔隙率和嵌入率的关系。实验采用波导耦合m线法分别研究了TE模和TM模入射情况下（633nm波长处）,孔隙率为73%的PS膜嵌入聚合物聚合基丙烯酸甲酯（PMMA）材料后的等效折射率与聚合物嵌入率的关系。理论分析与实验结果基本符合。     

高光谱多角度偏振信息反演盐水密度最佳波段

利用折射率可以建立偏振度与液体密度之间的函数关系.以不同浓度的盐水为例,通过USB2000光谱仪测得高光谱偏振信息并计算其密度,发现在不同入射角度计算不同浓度的盐水密度的最佳波段不同,在最佳波段范围内计算的盐水密度精度高.当入射角趋近布儒斯特角时最佳波段范围变宽,可以满足现今遥感技术的要求.该研究结果为遥感技术在监测水体密度方面提供了新的科学依据.     

轴棱锥线聚焦特性对成像系统焦深的影响

利用时域有限差分(FDTD)法模拟了所设计的一种新 型劈裂纳米矩形结构消光光谱、近场增强和电荷分布情 况。研究了在劈裂金属纳米矩形中,Fano共振形成机理、结构参数对Fano共振峰的影响,以 及当入射场 偏振方向不同时在红外波长处形成的消光率同等强度骤增现象。研究表明,当改变周围环境 折射率时,Fano 共振峰有一个非常明显的移动,品质因数FoM可以达到11.8,这种新 型劈裂纳米矩形有很好的传感特性。 入射光沿不同偏振方向穿过劈裂金属纳米矩形时,在特定红外波长处形成同等强度的消光率 增强,对不同 偏振角激光强度形成统一衰减的特性使其在混合偏振角激光的强度衰减等光学方面有着重要 的应用价值。     

基于SWCNTs薄膜的多谐振环太赫兹超表面传感特性

基于单壁碳纳米管(SWCNTs)薄膜,构建了一种具有多频窄带共振效应的新型太赫兹(THz)超表面。深入分析了周期性微结构单元参数对超表面的共振特性的影响;通过仿真及理论计算对器件的共振耦合机理进行研究,二者具有较好的一致性。通过在超表面覆盖不同折射率的介质层,分析这种THz超表面器件的折射率传感特性,灵敏度分析结果显示,该超表面器件可实现最高64 GHz/RIU的折射率传感。     

基于磁流体的一维光子晶体磁场传感器的研究

基于磁流体的折射率对外加变化磁场的敏感特性,提出将磁流体作为缺陷层引入到一维光子晶体中实现磁场传感。由于缺陷的存在,使得光子晶体的透射谱中产生缺陷峰。该传感器可通过测量磁场变化时光子晶体缺陷模波长的移动对相应的磁场进行测量。利用传输矩阵法对不同结构参数下,缺陷模波长随在外加磁场的变化进行了模拟计算,为实际磁场传感器的设计提供了理论参考。     

Symmetrical and asymmetrical waveguiding in very narrow conducting stripe lasers

Two-dimensional waveguiding is analyzed in very narrow conducting stripe lasers. Relatively simple closed form analytic expressions are derived for modes with both symmetrical and asymmetrical lateral distributions of gain and real refractive index. We show that the calculated far-field radiation patterns agree with those measured only if substantial real refractive index antiguiding is introduced. At higher pumping levels the dual far-field peaks observed for symmetrical lasers operating in the lowest order (TE00) mode are reproduced analytically by reducing the optical absorption in the modal wings. Highly asymmetrical far-field radiation patterns previously observed are also demonstrated to result from asymmetrical gain and refractive index variations. We conclude that measured very narrow stripe laser far-field radiation patterns can only occur if the real refractive index is significantly depressed in the region of maximum gain; that is, substantial antiguidance must be present.