基于级联光栅温度补偿的溶液浓度测量研究

为解决长周期光纤光栅(LPG)折射率测量时的温度交叉敏感问题,利用布喇格光纤光栅(FBG)对环境折射率不敏感的特点,将其与长周期光纤光栅(LPG)级联,构成具有温度补偿的折射率传感方案。实验结果表明：随着温度的变化级联光栅的两个透射谐振波长都有线性变化,而改变溶液折射率时只有一个透射谐振波长改变。因此,可以利用级联光栅对折射率和温度双参量进行同时测量,补偿因温度变化产生的测量误差。     

纳米多孔光波导漏模共振传感器的折射率灵敏度分析(英文)

在玻璃基片上射频溅射50 nm厚的金膜,然后利用TiO2胶体溶液在金膜表面制备了厚度约为320 nm的TiO2纳米多孔薄膜.以此双层膜为漏模光波导芯片,构建了基于Kretschmann结构的波长调制型光波导漏模共振(LMR)传感器.利用扫描电子显微镜(SEM)观测了TiO2纳米多孔薄膜的表面和横截面形貌.实验研究了在纳米多孔光波导中给定漏模的共振波长及折射率灵敏度与入射角的依赖关系.结果表明,随着入射角的增大,共振波长逐渐蓝移,折射率灵敏度随之下降.此外,与传统的表面等离子体共振(SPR)传感器进行了对比,结果表明在相同的共振波长下,纳米多孔光波导LMR传感器折射率灵敏度大于SPR传感器.     

反射型和透射型导模共振滤光片的设计

本文设计了中心波长为1315 nm的反射型和透射型导模共振滤光片,并利用严格耦合波法分析了其光谱特性。首先设计了中心波长1315 nm单层反射型导模共振滤光片,但由于覆盖层和基底层的折射率不匹配,使得远离中心波长处的反射率偏高,引入减反射层设计后,中心波长两侧的反射率明显降低。其次设计了中心波长1315 nm的透射型导模共振滤光片,分析了光栅层厚度对中心波长位置的影响。用严格耦合波法计算表明,设计的反射型和透射型导模共振滤光片具有优良的光谱性能。     

SMS光纤结构特性的数值模拟分析

采用光束传播法(BPM),对单模-多模-单模(SMS)光纤结构内部传输光场分布情况,进行数值模拟;分析了SMS光纤结构中不同的多模光纤长度,多模光纤纤芯直径和输入光波长对光纤结构内部传输光场分布情况的影响,以及所得透射谱的变化规律;进一步探讨了基于多模干涉理论的SMS光纤结构传感器在各传感领域的应用潜力.最后,以基于多模干涉理论的SMS光纤结构折射率传感器为例,分析了多模光纤纤芯外界折射率的改变对光纤结构输出透射谱的影响,并进行实验加以验证.实验结果与仿真模拟结论一致,从而验证了模拟的准确性.     

玻璃GRIN光学元件光学性质计算模型的适用性

建立在均匀、无应力状态基础上的玻璃性质计算模型,在用于离子交换法制备的GRIN光学元件的折射率变化值(△N)计算时与实验结果有一定的偏差.本文对HSD(Higgins,Sun和Davis)模型和干福熹模型进行了比较,结果表明,干福熹模型用于低应力光学元件的计算时计算结果与实验值偏差较小,但对高应力GRIN光学元件的△N计算偏差很大;HSD模型在计算过程中分别考虑了玻璃组分的极化率因素和体积因素对其折射率的影响,在用于高应力GRIN光学元件△N计算时具有更强的适用性.     

保偏光子晶体光纤模间干涉的研究

针对椭圆芯保偏光纤模间干涉灵敏度和温度稳定性相对较低的缺点,本文提出了采用保偏光子晶体光纤(PM-PCF)来设计模间干涉光纤传感器的方案.对一种保偏光子晶体光纤的模间干涉特性进行了仿真研究,分析了PM-PCF的两个低阶模式LP01模和LP11偶模的传输特性,得到了相对有效折射率与波长的关系以及模间相位差同干涉输出光强分...     

CdSe／CdS核壳量子点拉曼光谱的表面模分析

研究了不同壳层厚度(0～5.5ML)的CdSe/CdS核壳量子点的一次和高次拉曼散射,具体分析了CdSe和CdS的表面模随着壳层厚度的变化情况.结果表明,随着壳层厚度的增加,CdSe表面模(SO1)从198cm-1频移到185cm-1,CdS的表面模(SO2)从275cm-1频移到267cm-1,并且SO1和SO2试验结果与由介电连续模型得到的理论值很接近.此外,根据CdSe表面模的频移,对随着CdS壳层厚度的增加而引起的核层(CdSe)的介电常数随环境的变化做出了修正.     

一种新型光学传感器的理论和实验研究

当多孔硅处于有机物蒸汽环境时,由于自身的多孔结构和巨大的比表面积,有机物蒸汽分子将迅速地吸附到多孔硅的表面,并在多孔硅的孔内发生毛细冷凝作用,这将引起多孔硅层有效折射率的变化,从而导致多孔硅微腔反射谱透射峰峰位的变化.本文主要利用Bruggeman介电常数近似理论与光子晶体传输矩阵的方法,建立了多孔硅微腔的理论传感模型.使用光学实验装置对多孔硅微腔进行了传感实验,证明多孔硅微腔可以实现对有机物蒸汽分子种类的检测,且分辨率较高,响应时间和恢复时间短,可重复性好.     

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。     

光子晶体光纤光栅反射谱及时延特性研究

利用多极法对包层空气孔为正六边形对称结构光子晶体光纤的模式场进行了分析,计算出不同波长下基模的有效折射率,结合使用模式耦合理论和传输矩阵法对基于光子晶体光纤的布拉格光栅特性进行了计算和仿真,对比了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布拉格光栅反射谱及时延特性之间的差异.在此基础上,对光纤光栅的切趾特性进行了研究,选择不同的切趾函数,得出最佳切趾函数下光栅传输谱.理论计算和仿真结果表明,随波长增加,基模有效折射率下降,光栅谐振波长出现蓝移,采用啁啾化处理后,10 cm长光子晶体光纤光栅可以提供1 200 ps以上的线性时延.