摘要：表面等离子体共振是一种免标记的传感技术,当介质周围的介电常数发生改变时,则SPR谐振光谱特性也会随之改变。因此表面等离子体共振传感技术已广泛应用于生物化学和环境监测等领域。由于二氧化钛(TiO_(2))覆盖层不仅可以保护金属层,还能调谐SPR谐振的光谱强度和谐振波长于近红外波段,应用于1550 nm的光纤传感,其氧化还原反应还能使其用于检测气体。由于氢气易燃易爆性,随着氢能源的广泛应用,因此对低浓度氢气检测技术研究具有特殊的意义。提出一种可更换银/二氧化钛复合膜的表面等离子共振的气体传感器,研究了SPR传感器在1550 nm近红外波段对气体的敏感特性。研制了可更换银/二氧化钛复合膜的表面等离子共振(SPR)气体传感器。研究了在近红外波段对气体的表面等离子体共振光谱特性。仿真计算Kretschmann棱镜耦合的四层结构模型的共振光谱强度与银膜厚度,二氧化钛厚度和棱镜材料的关系,优化了Ag和TiO_(2)层的厚度以获得最大灵敏度,得到的最佳膜厚是45 nm Ag和110 nm TiO_(2)。Ag/TiO_(2)薄膜设计为可更换的一次性气敏膜,采用蒸镀和溅射方法镀膜,制备成本文所使用的SPR传感器。利用Ag/TiO_(2)薄膜在复合界面产生SP共振光谱的移动,对气体进行测试。采用Kretschmann棱镜耦合结构的光谱波长检测实验系统。固定光源和入射角,测量波长的偏移量。宽光源(波长范围:1462~1662 nm)通过环形器、准直器,照射到棱镜和可更换的Ag/TiO_(2)敏感膜,经全反射(TIR)后,再由高反射镜反射回传感膜,并以相同的TIR角和光路再次反射回到准直器,从而被光谱仪检测。实验结果表明,Ag/TiO_(2)复合膜可以调谐共振波长到1550 nm近红外波段,增强该传感器的光谱灵敏度,低浓度(14.7%~25%)氢气下的灵敏度可达-8.305 nm·%^(-1)。并且可通过更换气敏膜检测不同的气体,增加生物相容性和气体传感能力。

摘要：设计了一种六角密排的二维环形纳米腔阵列结构,利用时域有限差分算法对该结构的光学特性进行了探究.仿真结果表明,在线性偏振光入射时,环形腔内可以形成多重圆柱形表面等离激元谐振,谐振波长的个数和大小与环形腔的结构参数相关.根据透、反射光谱,电场矢量的模式分布及截面电荷密度的分布,谐振波长处形成圆柱形表面等离激元,谐振波长处入射光能量大部分在环形腔内损耗,此时反射率为极小值,环形腔内的电场增强效应为极大值(光强增强可达1065倍).谐振波长与环形腔的结构参数(狭缝内径、狭缝外径、膜厚、环境介质折射率、金属的材质)相关,通过调节结构参数,谐振波长在350—2000 nm范围内可调.通过对比相同结构参数的单个环形腔和环形腔阵列的仿真结果,周期排布对环形腔内的圆柱形表面等离激元吸收峰位置影响不明显.该结构反射光谱对入射光电矢量偏振方向不敏感.谐振波长的可调控性对于表面拉曼增强和表面等离激元共振传感器的设计与优化具有指导性意义,且应用于折射率传感器时灵敏度可达1850 nm/RIU.

摘要：采用有限元方法建立了金属纳米颗粒的光声效应模型,可计算近红外光脉冲激励下不同颗粒的声信号随时间的变化特性。文中以包裹凝胶壳的金纳米管为例,研究凝胶外壳对声压信号的影响,指出凝胶壳能够有效提高金纳米管声压信号幅度,声信号最大可增长至包裹前的6倍左右。进一步研究表明,为获取最强声信号,必须调整金纳米管的结构参数使其表面等离激元共振波长与入射脉冲激光波长相匹配。本工作可以为红外光声造影剂的设计提供参考。

摘要：设计了一种胶体光子晶体修饰的光纤.采用恒温快速蒸发法直接在经切割刀处理后的光纤端面生长胶体晶体,再与另一根切割后的光纤在毛细玻璃管中完成对接,制备成胶体光子晶体修饰的光纤.用扫描电子显微镜和光谱分析仪对样品的形貌、结构以及光学特性进行分析.实验结果表明,粒径为640nm、体积分数约为0.5%的SiO2胶体微球溶液在60℃的情况下沉积,大约12h后可得到质量较高的胶体光子晶体.在SEM下,观察到端面的胶体晶体为面心立方(fcc)结构.透射光谱证明,该结构在(111)面上具有光子晶体的带隙性质,带隙中心波长为1383nm。

摘要：基于一次谐波腔长锁定技术,设计了一种基于法布里-珀罗(F-P)腔干涉的强度解调型微位移传感器。系统对F-P腔的初始腔长进行动态锁定,通过将F-P腔腔长的微小变化转化为强度信号,实现直接快速地对待测目标的微位移进行测量。详细地阐述了位移传感器的理论模型及一次谐波锁定F-P腔腔长的技术方案,实验中采用商用的高精度压电陶瓷平移台(PZT)模拟了实际物体的运动状态,实验结果表明,该系统对峰峰值在λ/4(λ为光波波长)以内、频率不高于400Hz的微位移有很好的测量结果,频率误差小于0.5Hz,测量精度小于1nm。

摘要：设计并研制了一种新型光纤法布里珀罗压力传感器，通过光刻、硅片刻蚀、阳极键合等微机电系统技术制作而成，适合恶劣环境下、狭小空间内的微压环境压力测量。详细阐述了传感器的结构设计和制作方式。该设计巧妙地利用了光纤法兰盘，保证了光纤端面与敏感膜的平行，从而形成高质量的法布里珀罗干涉腔。该结构也有利于初始腔长的稳定，减小了传感器误差。建立了实验解调系统，对其压力、温度等特性进行了详细的测试。实验结果表明，在0-0.1 MPa的压力范围内，传感器线性度好，重复性高，灵敏度达到了61.6 μm/MPa。

摘要：设计并研制了一种新型的波纹膜片式光纤法布里-珀罗压力传感器，运用仿真软件对波纹膜片进行膜片参数的优化，完成了波纹膜片式法布里-珀罗压力传感器的结构设计与制备，同时用搭建的微压传感器测试系统对压力传感器进行了测试。实验结果表明，本传感器在0-0.1 MPa的压力范围内，线性度好，重复性好，灵敏度高。

摘要：设计并研制了一种新的微型非本征光纤法布里-珀罗（F-P）压力传感器。传感器采用普通的商用单模光纤和多模光纤制作。全石英结构,能长期使用,且稳定性好。传感器制作过程仅通过切割光纤、腐蚀光纤和光纤熔接实现,基于F-P多光束干涉原理测量压力。分析了F-P腔的直径、膜厚与灵敏度的关系,确定了传感器的膜厚和腔深等参量,设计了传感器的加工步骤,讨论了氢氟酸腐蚀多模光纤与熔接光纤的关键技术。用单峰谱峰波长法解调出传感器的腔长。建立了实验解调系统,实验结果表明,在0~0.1 MPa范围内,传感器线性好。

摘要：在激光鼠标工作原理的基础上,利用数字散斑相关方法对激光鼠标的定位原理进行了研究。设计实验得到散斑场并用数码相机拍摄。用图像采集卡采集CCD扫描数散斑图像得到的图像,将图像数字化,分析数据得到了图像最优采样的像素单元和图像位移两个参量。基于两个参量,实验采集散斑图像在一定的轨迹运动下的散斑场,用Matlab软件模拟,并比较分析了实验和模拟结果。结果表明,用数字散斑相关方法可以实现激光鼠标的定位功能,并且分辨力可达到1μm,远高于市场上激光鼠标30μm的分辨力。

摘要：针对光纤激光器自混合干涉传感应用,研究了光纤激光器自混合干涉特性,运用四镜法布里-珀罗腔模型对掺铒线形腔光纤激光器自混合干涉效应进行了理论分析,对不同反馈水平下的自混合干涉信号进行了数值模拟,获得了光反馈条件下光纤激光器输出特性.外腔长度的改变会调制激光器的输出强度,外腔长度变化半个波长,对应一个干涉条纹,弱反馈条件下,由反馈引起的激光器的频率变化可以忽略.设计了基于光纤激光器的自混合干涉实验,实验结果和理论分析相符合.此研究结果为进一步开展光纤激光器的自混合干涉传感应用研究奠定了理论与实验基础.