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相似文献
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1.
基于多层平面波导理论,采用自支撑共振光栅,提出了一种应用于生物探测领域的超高准确度传感器,理论计算表明,本文提出的生物传感器,其探测准确度于共振光栅的周期成正比,接近基于共振效应传感器的理论极限,采用单层共振光栅的归一化色散方程,计算了色散曲线随探测介质折射率的变化关系,从而证明了其探测准确度,此外,基于此共振光栅结构,设计了工作在近红外和中红外波段的生物探测器,分别应用于液体(1.3~1.7)和气体探测,折射率的分辨能力在近红外波段可以达到1×10-5,在红外波段优于1×10-6,能满足绝大多数生物材料的探测.相比于传统的基于导模共振效应的共振传感器,本文提出的生物传感器,其探测准确度有一至两个数量级的提高.  相似文献   

2.
《光学学报》2021,41(7):144-150
为了消除折射率动态检测中环境温度漂移的干扰,提出了一种基于交替光栅和石墨烯复合结构的超材料传感器。利用时域有限差分法数值模拟了传感器结构设计参数对共振光谱的影响规律并研究了耦合机理,同时优化了设计结构。研究结果证明,复合结构传感器具有多通道和超窄线宽双重光谱特性,且近红外频段高吸收光谱是由F-P腔共振效应、磁激元共振效应和相消干涉耦合激发产生的。基于不同共振模式下折射率和温度敏感度的差异性,选择两个共振峰峰位波长作为信息载体,借助矩阵方程获得的温度补偿后的折射率传感灵敏度可达358.6 nm/RIU。结果表明,所提传感器可对1~1.6 RIU超大折射率范围的样品进行实时动态监测,同时能消除温度漂移的影响,更具实用性。  相似文献   

3.
光纤布拉格光栅γ 辐射损伤及其对光谱特性的影响   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
马晶  车驰  于思源  谭丽英  周彦平  王健 《物理学报》2012,61(6):64201-064201
基于色心产生模型理论分析了电离辐射对光纤布拉格光栅的影响, 并推导出了光栅有效折射率变化与辐射剂量的函数关系式. 使用60Co γ辐射源对光纤布拉格光栅进行了总剂量为1× 106 rad的电离辐射实验, 实验结果与理论符合较好. 在辐射环境下, 光栅反射谱的峰值波长随着剂量增加向着长波方向移动, 由其计算所得的辐射致折射率变化规律与所得到的函数关系式相符. 该公式结合低剂量辐射实验可预测光栅在高剂量辐射下的性能变化, 对评估光栅产品抗辐射特性, 及筛选出性能较好产品有着实际应用价值.  相似文献   

4.
光纤光栅的压力传感特性研究   总被引:19,自引:6,他引:13  
对聚合物封装的光纤光栅的压力敏感特性进行了实验研究,在10MPa的压力范围内,光纤光栅中心波长的相对变化与外界压力成良好的线性关系,由于聚合物基底的带动作用,两种不同聚合物封装的光纤光栅的压力灵敏度分别为-3.96×10-5/MPa和-6.28×10-5/MPa,提高为裸光栅的20倍和31.7倍。  相似文献   

5.
一种简单的光纤光栅电调谐方法   总被引:5,自引:5,他引:5  
采用较简单的双点源真空蒸发法在光栅外表面上蒸镀一层均匀铝膜,利用电流流过铝膜时产生的电阻热改变光栅的温度而使光栅的中心波长向长波方向发生改变.光栅中心波长的变化与所加电流的平方成正比.实验中用较小的电流(约43mA)获得了较大的波长调谐范围(约4nm),其调谐精度达到2.15×10-3nm/(mA)2.  相似文献   

6.
对弯曲不敏感的长周期光纤光栅传感器   总被引:6,自引:5,他引:1  
发现了用高频CO2激光写入的长周期光纤光栅的谐振波长对弯曲灵敏度在圆周的不同方向上呈现周期性,且在两个特定的对称方向上对弯曲不敏感(即弯曲曲率达到1.1m-1,谐振波长仅漂移-0.018nm).据此提出新型对弯曲不敏感的传感器和可调灵敏度弯曲传感器的设计方案,可望从根本上解决长周期光纤光栅在测量中存在的温度、应变或折射率与弯曲之间的交叉敏感问题.  相似文献   

7.
本文制备了一种基于PdSe2/GaAs异质结的高灵敏近红外光电探测器,该探测器是通过将多层PdSe2薄膜转移到平面GaAs上制成的. 所制备的PdSe2/GaAs异质结器件在808 nm光照下表现出明显的光伏特性,这表明近红外光电探测器可以用作自驱动器件. 进一步的器件分析表明,这种杂化异质结在零偏电压和808 nm光照下具有1.16×105的高开关比. 光电探测器的响应度和比探测度分别约为171.34 mA/W和2.36×1011 Jones. 而且,该器件显示出优异的稳定性和可靠的重复性. 在空气中2个月后,近红外光电探测器的光电特性几乎没有下降,这归因于PdSe2的良好稳定性. 最后,基于PdSe2/GaAs的异质结器件还可以用作近红外光传感器.  相似文献   

8.
孙小亮  陈长虹  孟德佳  冯士高  于洪浩 《物理学报》2015,64(14):147302-147302
为实现近红外波段表面等离子体共振(SPR)模式的分裂和移动, 同时提高光栅基SPR传感器的品质因数, 提出了一种由双金属光栅构成的新型复合结构光栅, 并研究了其气体传感特性. 运用有限时域差分算法对该结构进行了数值模拟, 发现由复合金属光栅激发的SPR出现模式分裂的现象. 通过增大双金属光栅阵列间的相对位移改变原结构的对称性, 导致复合金属光栅分裂的SPR模式朝相反方向移动. 当相对位移量进一步增大到双光栅合并成新的单一光栅时, 随光栅结构对称性的恢复, 分裂的两共振模式最后又重新合并为一个模式. 如果待测物的折射率为1.01≤na≤1.05, 当相对位移量为0时, 基于复合光栅结构气体传感器的折射率灵敏度为1207.5 nm/RIU, 且品质因数达到1290.7; 当相对位移量为100 nm时, 与双共振模式对应的折射率灵敏度分别为1205.0 nm/RIU和1210.0 nm/RIU, 品质因数分别为1295.4和762.3. 因此, 复合光栅SPR传感器具有超高品质因数的性能, 使得它在生物化学传感领域中有巨大的应用潜力.  相似文献   

9.
万云  平一梅  姚久胜 《光子学报》2002,31(9):1138-1142
在高Tc GdBaCuO超导薄膜上,采用光刻技术分别制成两种不同结构的辐射、热测量器件及2×4集成阵列式微桥器件红外(光)探测器.探测器芯片安装在STD-3型红外探测器杜瓦冷指上.用黑体及波长为0.6328μm的He-Ne激光器辐照器件,系统观测各种器件的特性,其中最好的结果:在10Hz时的噪音等效功率NEP(500,10,1)=3.6×10-12 WHz1/2;探测率D*(500,10,1)=1.6×1010 cmHz1/2W-1;响应率Rv=8.2×103VW-1.另外,多元串接微桥器件出现的多台阶式的特性,可望在红外探测计量及高频方面获得重要应用.  相似文献   

10.
何冠生 《光子学报》1995,24(6):579-581
为了提高超导薄膜红外探测器的工作带宽、响应速度和灵敏度,并便于进行集成平面工艺,我们设计了微桥型红外敏感元及与其耦合的领结型平面天线(bow-tie antenna),其检测波长范围可从中红外到毫米波段,理论估算其NEP(噪音等效功率)值可达1.2×10-12WHz1/2,响应时间τ<10-6s.  相似文献   

11.
The paper presents the results of theoretical analysis as well as the results of experimental research involving planar sensor structures with input grating couplers of the period Λ = 800 nm. In the theoretical part of the paper we discussed the influence of the parameters of a sensor structure on it sensitivities. The experimental part of the work presents the results of experimental research involving the influence of refractive index of the cover on the coupling characteristics of sensor structures with grating couplers. The full widths at half maximum (FWHM) were from 0.023° to 0.029°. For the investigated structures we estimated detection thresholds for the changes of refractive index of the cover and the changes of sensitive film thickness. It has been demonstrated that by the application of the elaborated structures we can detect minimal changes of the refractive index (Δnc)min = 2.1×10−6 when the refractive index of the cover nc = 1.333 and (Δnc)min = 1.0×10−6 when nc = 1515. For sensitive films of the thickness w < 100 nm, by using the elaborated structures, we can detect mean changes of the thickness along the values lower than 10−3 nm.  相似文献   

12.
长周期光纤光栅气敏薄膜传感器结构优化   总被引:11,自引:3,他引:8  
徐艳平  顾铮 《光学学报》2006,26(3):26-330
基于三包层长周期光纤光栅模型,研究了包层表面涂覆一层溶胶凝胶气敏薄膜的长周期光纤光栅化学传感器的灵敏度Sn与薄膜光学参量(折射率n3和厚度h3)和光纤光栅结构参量(光栅周期、折变量和光栅长度)之间的关系。采用最优化数值方法,找到了获得高灵敏度所需的最佳膜层光学参量和光栅结构参量。理论计算表明,该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达10-8。实验上制作了对乙醇气体敏感的传感器,并证实了传感器结构优化的必要性。  相似文献   

13.
肖伟  李世雄 《光学技术》2013,39(1):77-81
建立了一种基于亚微米光栅透射共振理论的蛋白质检测模型,设计了一种金属光栅型蛋白质检测生物传感器,运用光栅耦合激发表面等离子体共振理论对提出的模型进行了理论分析,通过计算机计算模拟,分析了蛋白质样品折射率、厚度等对透射率的影响。结果表明:透射率与样品折射率、厚度呈二阶多项式关系,并且厚度、折射率都随灵敏度的增加而增加。这种检测模型可应用在蛋白质检测传感方面。基于此方法的蛋白质检测模型具有同时检测蛋白质种类和含量、灵敏度高、实时、无需标记,便于集成芯片化,适用于批量生产、成本低等优点,在蛋白质芯片、生物分析、环境监测、生物器件研发等方面具有广泛的应用前景。  相似文献   

14.
A high-resolution sensor for measuring the refractive index of liquids using a reflective arrayed-waveguide grating (AWG) is proposed. The refractive index of a liquid placed in the groove of the arrayed region is measured via the shift of the maximum intensity in the imaging plane of the AWG owing to the phase change in the region. The refractive index can be monitored in real time by measuring the power ratio between two output waveguides of the AWG with a narrow-band source. A mathematical model based on Fourier optics and wave optics is established. A fitting formula for the relationship between the power ratio and the refractive index of liquid is derived. The results of the study show that the proposed method can eliminate the effects of instability of the light source and the inner loss of the system and provide a refractive index resolution of 10−7.  相似文献   

15.
Abstract

A fiber optic sensing system for simultaneous measurement of refractive index and temperature, based on a hybrid fiber Bragg grating/long-period grating arrangement is described. The experimental results show that this setup has a good performance in terms of linearity and sensitivity, the ratiometric output changes 4%/0.001 RIU and 3.6%/°C, respectively. The sensor resolution for the refractive index is ≈2 × 10?5 RIU. The simultaneous measurement of the refractive index and temperature was demonstrated. The sensing configuration has the ability to be read-out in reflection and works in the telecommunications window.  相似文献   

16.
报道了一种基于掺铒光纤激光器瞬态特性的新型应变传感系统.用光纤环反射镜和光纤Bragg光栅(FBG)构成Fabry-Perot线型腔.腔内插入一个长周期光纤光栅(LPG),其透射谱的中心波长为1574.4nm.FBG的带宽为0.23nm,不受力时其反射波长为1557.98nm,位于LPG的透射谱左沿;当FBG受力时激射波长向长波方向移动,激光通过LPG时透射损耗增大,腔损耗的增加将使激光激射延迟时间增加.因此,应变的大小可以通过激光产生的延迟时间来测量.这种新型应变传感器的分辨率和灵敏度由抽运光脉冲的高、 关键词: 应变传感 光纤激光器 时域测量 光纤Bragg光栅  相似文献   

17.
We propose a refractometric sensor based on micro/nanofiber Bragg grating (MNFBG). The refractive index (RI) sensing performance dependence on the fiber radius and Bragg grating period of the sensor, as well as the temperature cross-sensitive effect, is investigated theoretically. The simulation results demonstrate that 400 nm-radius MNFBG has a linear response to RI ranging from 1.3 to 1.39 with a sensitivity as high as 992.7 nm/RIU and half temperature cross-sensitivity of normal FBG. A maximum sensitivity of up to 1200 nm/RIU and an outstanding RI resolution of 8.3 × 10-6 can be achieved. MNFBG has high potential in various types of optical fiber sensor applications.  相似文献   

18.
The best instrument to measure the refractive index of liquids is the Abbe refractometer which can only provide accuracies of the order of 10−5 at visible wavelengths and 10−4 in the near infrared. Here we present a technique by which the exact wavelength positions in the near infrared frequency comb of a tilted grating inscribed in the core of an optical fiber can be used to measure the absolute value of the refractive index of a liquid in which the fiber is inserted, with an accuracy of ±5×10−5. This is in contrast to typical fiber optic‐based “refractometry” where only refractive index variations can be measured accurately, hence the appellation of “true” fiber optic refractometer here. In addition to the increased accuracy, the fiber refractometer proposed here offers the additional advantages associated with in situ measurements. The performance of this refractometer is demonstrated by measurements in water from room temperature down to near freezing at wavelengths in the 1550 nm window.

  相似文献   


19.
光纤Bragg光栅热敏力敏效应研究及应用探讨   总被引:6,自引:1,他引:5  
陈少武  陈尧生 《光子学报》1997,26(8):690-697
本文报道了光纤Bragg光栅热敏力敏效应的实验研究结果,测量所得的光纤Bragg光栅温度系数和应力系数分别为6.84×10-6/℃和7.27×10-6/gf,与理论值6.85×10-6/℃和7.32×10-6/gf符合得很好.在20~180℃和0~50gf的温度应力测量范围内,光纤Bragg光栅透射谱中心波长移动量同温度应力具有良好的线性关系.基于光纤Bragg光栅的热敏力敏效应,本文还讨论了光纤Bragg光栅温度应变传感器实用化时必须首先考虑的一些关键问题.  相似文献   

20.
This paper proposes a novel design for a surface plasmon resonance (SPR) fiber sensor with an axisymmetric sub-wavelength metal grating layer. The relationship between the sensor performance (the sensitivity S and the quality factor Q of the SPR dip) and the characteristic parameters are investigated. Numerical simulation results show that the proposed sensor can achieve a maximum sensitivity of 13,000 nm/RIU (refractive index unit) for a refractive index range from 1.3 to 1.4.  相似文献   

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