光纤倏逝波传感器探针灵敏度分析

针对直线型光纤探针结构特点,从倏逝波场能量的角度对探针的灵敏度进行理论建模,推导出探针平均倏逝波吸收系数的表达式.在此基础上从探针锥型长度与纤芯半径的匹配关系、入射角度、溶液折射率这几个方面对灵敏度的影响进行实例计算.计算结果表明:在探针长度一定时,合理的选择锥型长度与纤芯半径能有效地提高探针灵敏度,实例中最高有接近69倍的差别.同时入射角越靠近全反射角,溶液折射率越大,则探针的灵敏度越高.最后通过实验研究表明,实验结果与理论计算具有一致性.     

高灵敏度塑料光纤倏逝波传感器研究

为了提高塑料光纤倏逝波传感器的灵敏度,提出了一种新型结构的塑料光纤传感器,该传感器由光纤纤芯、包层和涂敷层三层构成.光纤包层和纤芯由标准塑料光纤的包层和纤芯材料构成,涂敷层由二甲苯稀释的加拿大树脂与TiO2纳米掺杂剂组成;光纤包层、纤芯和涂敷层的折射率阶跃增大,用于提高光纤表面发光强与透射深度.实验分析了 TiO2及涂...     

纳米光纤传感器

根据纳米光纤的倏逝波传输特性，提出将亚波长直径氧化硅纳米光纤用于光学传感器的研究设想。通过求解Maxwell方程，得到由于周围环境折射率变化而引起的光纤传导模的位相改变，并由此计算传感器的灵敏度。研究结果表明，使用纳米光纤研制传感器，可以获得比微米级光纤或波导传感器更小的结构尺寸和更高的灵敏度。     

基于倏逝波吸收的塑料光纤葡萄糖传感特性

利用塑料光纤作为传感和传光器件,以高亮度经正弦信号调制的蓝光LED为光源,基于倏逝波吸收原理进行葡萄糖浓度传感。实验研究了U形、双锥形、螺旋形传感头对不同质量浓度葡萄糖溶液的传感特性,实验结果为螺旋形传感头的灵敏度最高。螺旋形传感头的透射光功率与葡萄糖质量浓度之间呈线性关系,线性系数为0.986,系统的灵敏度为0.1μg/mL。实验还对螺旋形传感头在质量浓度分别为0mg/100mL和25mg/100mL葡萄糖溶液中透射光功率的重复性进行了测试,在5个循环内实验结果具有重复性。     

光纤光栅倏逝波传感器灵敏度研究

基于光纤布喇格光栅传感原理,分析了倏逝波光纤布喇格光栅(EWFBG)传感器的传感特征,建立了传感器反射波长随环境折射率变化的数学模型,并导出了波长灵敏度函数。结合函数分析了传感器的光纤光栅直径、外界液体折射率与灵敏度的关系,运用模式耦合理论进行模拟。结果表明,光纤传感区域纤芯越细,外界液体折射率与纤芯折射率相差越小,其反射中心波长漂移量越大,传感器灵敏度越高。通过对纤芯直径为6.2μm和8.2μm在1.33¹.46环境折射率范围内的波长响应关系拟合,分别获得了1.25nm和1.14nm的波长变化量,灵敏度数量级为10-51.46环境折射率范围内的波长响应关系拟合,分别获得了1.25nm和1.14nm的波长变化量,灵敏度数量级为10-5¹0-6,论证了分析结论的正确性。为EWFBG折射率传感器的设计、优化及应用提供了参考依据。     

光纤倏逝波化学传感器灵敏度特性研究

为了克服传统光纤化学传感器的不足,运用宽光谱分析法设计一种基于倏逝波原理的光纤化学传感器,研究了传感器的几何结构参数,溶液浓度与灵敏度的关系。运用光束传播法(BPM)分析传感器几何结构参数与灵敏度的关系;通过化学腐蚀方法制备出不同参数结构的传感器,并用不同浓度亚甲基蓝溶液对这些传感器进行实验验证。实验结果表明,模拟结果与实验结果相符,溶液浓度越大,传感区纤芯越细、越长,灵敏度越高;文章提出的光纤倏逝波化学传感器在水质检测方面有着潜在的应用。     

光纤倏逝波吸收传感器灵敏度模拟分析

基于光波导模式理论,结合光纤倏逝波吸收原理,分析了本征型单模光纤倏逝波的传输特性及功率传输情况,导出了光纤倏逝波吸收传感器的灵敏度公式。结合灵敏度公式分析了传感器的几何参数、溶液折射率及入射波长与灵敏度的关系,运用时域有限光束传播法（FD BMP）进行模拟。模拟结果表明,光纤传感区纤芯越长越细,外界溶液折射率越小,入射波长越短,其归一化输出功率越小,传感器灵敏度越高,这与理论计算和文献实验结果一致,为光纤倏逝波吸收传感器的研究提供了参考。     

聚苯胺功能化的塑料光纤传感器用于黄曲霉毒素B1浓度检测

为开发低成本高灵敏度黄曲霉毒素B₁(AFB₁)检测设备,研制了一种将聚苯胺(PAni)与塑料光纤(POF)相结合的增敏光纤免疫传感器。传感器功能化设计采用两步法,首先将PAni涂层修饰至光纤传感区,然后通过戊二醛的交联作用,将AFB₁抗体分子固定于传感区。由于测量过程中抗原和抗体的免疫反应会导致POF表面折射率发生变化,从而引起探测光子数的波动,以此实现对AFB₁浓度的检测。实验研究了PAni涂层对传感器的增敏效果,结果表明PAni功能化的POF传感器增敏效果明显,且在0.01～10μg/L AFB₁浓度范围内,传感器的光子数变化量与AFB₁浓度间具有线性关系,检测限为0.53μg/L,加标回收率为95.97%～113.13%,且传感器对AFB₁的特异性和抗干扰性良好,满足AFB₁精量化检测的需要。     

线性锥形光纤倏逝波传感器的灵敏度分析

倏逝波的透射深度、均匀感应区域的感应芯径和感应长度是线性锥形光纤倏逝波传感器灵敏度的主要影响因素。为了实现灵敏度的最优化设计,分别建立了倏逝波透射深度与锥形参数之间关系及有效吸收路径与感应芯径和感应长度之间关系的数学模型,讨论了不同锥形参数(发射角、锥度比、锥长)下倏逝波的透射深度,不同感应芯径和感应长度下倏逝波的有效吸收路径,并进行了仿真。仿真结果表明,选择锥形光纤几何体和合适的发射角,可使透射深度增大近3倍,当锥度比为0.4时,倏逝波透射深度最大;减小感应芯径,增大感应长度可提高倏逝波的有效吸收路径,增强纤芯表面的倏逝波与周围吸收介质的作用强度。研究结果可用来指导制作高灵敏度线性锥形光纤倏逝波传感器。     

准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器

利用中红外光纤构建了一种在线准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器,该传感器由U形中红外光纤传感探头、偏二氯乙烯选择性敏感膜和超疏水膜构成。四氟乙烯敏感膜涂覆在U形区表面,超疏水膜涂覆在偏二氯乙烯敏感膜表面。U形传感器可增强光纤表面倏逝波强度,从而提高传感器的灵敏度。敏感膜可实现对水体中偏二氯乙烯的选择性测量,提高传感器测量结果的准确性;超疏水膜可抑制水分子对测量结果产生的负面影响。实验研究了偏二氯乙烯的特征吸收光谱,以及传感器对偏二氯乙烯的响应灵敏度、响应时间和选择敏感性。从理论上建立了传感器测量偏二氯乙烯的理论模型。研究结果表明,传感器对偏二氯乙烯具有高选择敏感性,传感器灵敏度可达0.002 1 abs/(mg·L^-1),响应时间为230 s。     

湿腐蚀法制备塑料光纤折射率传感器

为了获得高灵敏度的塑料光纤折射率传感器,提出了一种湿腐蚀制备塑料光纤传感器的方法。首先利用三氯甲烷和无水乙醇配制了塑料光纤腐蚀剂;接着研究了腐蚀剂浓度、温度对塑料光纤腐蚀速率及腐蚀后表面形貌的影响;然后研究了传感器经不同浓度和不同温度腐蚀剂腐蚀后的传输光谱特性;最后利用葡萄糖溶液测试了经过不同腐蚀条件腐蚀后的传感器灵敏度。实验结果表明,光纤的腐蚀速率随着腐蚀剂浓度和温度的升高而增大;光纤腐蚀后的表面形貌、光谱传输特性及传感器灵敏度受腐蚀条件影响显著;当腐蚀剂温度为20℃、浓度为70%时,可以获得光滑、干净的腐蚀光纤表面,此时传感器具有较好的光谱传输质量,同时传感器的灵敏度达到3.8[(RIU)]-1。     

基于U形塑料光纤的氧气传感器

报道了一种基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器.采用塑料光纤作为传感和传光元件进行氧气传感,传感头制成U形.以邻菲咯啉钌作为荧光标记物,用溶胶-凝胶法制备敏感材料.采用相移法来实现对荧光寿命的测定.测量了不同弯曲半径传感头对氧气传感的灵敏度,发现当U形光纤的弯曲半径较小时系统的灵敏度较高.对荧光寿命和氧气浓度的关系进行了测量,发现二者呈哑线性关系,提出双荧光体模型解释这一实验现象.     

基于荧光猝灭原理的塑料光纤溶解氧传感器

为了在线测量微生物燃料电池内溶解氧浓度,提高微生物燃料电池的产电效率,利用荧光猝灭原理,采用邻啡咯啉钌作为荧光标记物,并采用溶胶-凝胶法制备了氧敏感膜.将该敏感膜固定在塑料光纤表面,通过测量荧光指示剂发出的荧光强度实现了对溶解氧浓度的测量.实验结果表明,传感器的相对荧光强度与溶解氧浓度具有较好的线性关系,拟合系数达到0.980 7,且传感器具有良好的可逆性.     

在线测量Fe3+浓度的塑料光纤倏逝波传感系统

为了准确在线测量微生物燃料电池(MFC)内Fe3+的浓度,基于倏逝波原理研制了一种D形塑料光纤Fe3+浓度传感器.采用静电层层自组装技术,将含有Fe3+指示剂的材料组装在D形光纤表面,构成Fe3+敏感区.实验研究表明:传感器的灵敏度、响应时间与敏感膜的厚度和指示剂的含量有关.当Fe3+敏感膜自组装层数为20层时,传感器对含Fe3+离子溶液浓度为0.01mol· L-1的响应时间约13 min,最低检测极限达10-6 mol·L-1,表明该传感器对Fe3+离子水溶液具有良好的光学响应性能.     

基于FPGA的倏逝波型光纤气体检测研究

文章就光纤气体传感器的背景和发展进行了介绍,并且对倏逝波型的光纤气体检测原理进行了分析与研究.设计了一款基于FPGA的倏逝波型的光纤气体检测系统.通过模拟与实验,提高了检测灵敏度和响应时间,可进行多种气体检测.     

通信用塑料光纤

简要介绍了塑料光纤的开发历史和现状、介绍了塑料光纤通信的优点，尤其是在高速、短距离通信网络中的明显优势，也提到了塑料光纤通信存在着损耗大、带宽窄、耐温性差等的缺点，以及人们正在针对这方面的问题进行研究，争取使塑料光纤在未来的光纤通信中得到广泛的应用。     

新型结构光纤温度传感器

文中介绍一种新型结构光纤温度传感器的制作过程和测试结果，简要分析了工作原理，这种温度传感器具有体积小，结构简单，性能稳定，灵敏度高，响应速度快，抗干扰能力强和耐腐蚀等优点，适合于工业生产和化学反应过程中温度的快速和远距离测量。     

一种新型光纤传感器的应用研究

光纤传感技术以其一系列的优势而倍受人们广泛关注．在本文中，基于迈克尔孙干涉的原理，介绍了一种新颖的光纤传感器；描述了应用该传感系统对液体表面张力进行非接触测量．实验结果比传统测量方法精度大大提高．该传感系统结构简单、抗干扰能力强，测量精度高．文中介绍的测量方法克服了传统测量方法的缺陷，提高了测试精度，拓宽了光纤传感技术的应用范围。