Temperature sensing using the spectral interference of polarization modes in a highly birefringent fiber

The spectral interference of polarization modes in a highly birefringent (HB) fiber to measure temperature is analyzed theoretically and experimentally. A tandem configuration of a birefringent delay line and a sensing HB fiber is considered and the spectral interferograms are modelled for the known birefringence dispersion of the HB fiber under test. As the delay line, a birefringent quartz crystal of a suitable thickness is employed to resolve a channeled spectrum. The channeled spectra are recorded for different temperatures and the polarimetric sensitivity to temperature, determined in the spectral range from 500 to 850 nm, is decreasing with wavelength. It is demonstrated that the temperature sensing is possible using the wavelength interrogation, i.e., the position of a given interference maximum is temperature dependent. The temperature sensitivity of the HB fiber under test is −0.25 nm/K and the resolution is better than 0.5 K.     

反相微乳液法制备尺寸可调的高荧光碳量子点(英文)

在反相微乳液体系中,以抗坏血酸作为碳源制备具有高强度荧光的碳量子点。实验中通过调整水和表面活性剂的量比实现对碳量子点尺寸大小的控制,利用十六烷基胺修饰碳量子点。当激发波长为360 nm时,碳量子点的量子产率最高为47%。当水和表面活性剂的量比从20增加到50时,碳量子点的尺寸也随之而增大。     

Giant Asymmetric Transmission and Circular Dichroism with Angular Tunability in Chiral Terahertz Metamaterials

Inspired by the chiral structure from mode interaction, a chiral terahertz metamaterial and its complementary structure with the coexistence of asymmetric transmission and circular dichroism response are designed. The asymmetric transmission happens in the presence of electric and magnetic modes perpendicular to each other, resulting from intrinsic chirality under normal incidence. Circular dichroism exists in the presence of electric and magnetic modes parallel to each other under oblique incidence because of extrinsic chirality. Both asymmetric transmission and circular dichroism are enhanced by complementary structures, benefitting from the coupling between adjacent units. The maximum of chiral parameter κ can achieve 450, which is one hundred times higher than previously reported. The chiral response can be tuned by the incident angle and is sensitive to the environmental refractive index. The results highlight the potential applications of these metamaterials in chiral sensing and polarization transformation devices.     

双光程光声光谱甲烷传感器

利用甲烷(CH₄)气体分子在1.6 μm的吸收特性，使用中心波数为6 046.96 cm-1的蝶形分布反馈式(DFB)激光器和自制的大内径光声池，设计了一款紧凑高灵敏的CH₄气体传感器。为了进一步增强输出光声信号强度，一个具有高反射率的平面镜放置在光声池后，使透射光束被反射后，二次通过光声池，增强了光与被测气体的作用距离，使光声信号提高了1.9倍。传感器各项参数，包括调制频率、调制深度及气体流速被优化。在标准大气压和1 s的积分时间下，该传感器最终获得的探测灵敏度为0.21 ppm，1σ归一化等效噪声系数(NNEA)为2.1×10-8 cm-1·W·Hz-1/2。该甲烷传感器使用性价比高的DFB近红外激光二极管作为激发光源，装置简单，成本低廉可以满足大气环境检测、矿井瓦斯监测、工业过程控制及无创伤医疗诊断等领域的需求。     

siPLS-LASSO的近红外特征波长选择及其应用

近红外技术广泛应用于食品、药品等生产过程和产品质量检测，具有样品无需预处理、成本低、无破坏性、测定速度快等优点。但是，全光谱数据维数高、冗余信息多，直接应用于建模会导致模型复杂性高、稳定性差等问题。siPLS是最常见的光谱数据降维方法，但是难以处理光谱数据的共线性问题。LASSO是一种相对新的数据降维方法，但在小样本应用中具有不稳定性。针对siPLS和LASSO在近红外光谱数据应用中存在的问题，提出了基于siPLS-LASSO的近红外特征波长选择方法，并将其应用于秸秆饲料蛋白固态发酵过程pH值监测。该方法首先采用siPLS算法，实现对光谱波长最佳联合子区间的优选；然后，对优选联合子区间使用LASSO算法进行特征波长选择，在此基础上建立PLS校正模型。同时，将siPLS-LASSO方法与其他传统特征波长选择方法进行了对比。结果表明：建立在siPLS-LASSO方法优选33个特征波长基础上的PLS模型预测结果更好，其预测方差(RMSEP)和相关系数(R_p)分别为0.071 1和0.980 8；所提siPLS-LASSO方法有效选取了特征波长，提高了模型预测性能。     

周期结构后屈曲新算法及其应用

提出了周期结构后屈曲分析的一种新算法。在屈曲点附近,通过加载模型和诱导后屈曲边值问题之间的相互切换,避开屈曲点附近刚度矩阵的奇异性,并诱导结构产生预期的后屈曲变形,避免了以往后屈曲算法中引入几何初始缺陷后对系统带来的可能影响。通过对三种由超弹性材料所构成的周期孔隙结构的后屈曲分析,验证了本文所提出的后屈曲算法的有效性和灵活性。分析了周期孔隙材料多向加载对屈曲模式转换的影响,以及后屈曲变形对弹性波传播带隙的影响,为周期结构中弹性波传播的调控提供良好的基础。     

新型波长解调技术在干涉型光纤传感器输出解调中的应用

提出了一种改进型边缘滤波波长解调技术,解决干涉型或谐振型光纤传感器输出的干涉谱波长的快速解调问题。该波长解调技术基于啁啾光栅和长周期光栅的光谱特点,以啁啾光栅作为矩形滤波器,提取传感器输出干涉谱的一个干涉峰;以长周期作为边缘滤波器,将干涉峰的波长信息转化为光强信息进行检测。该波长解调技术波长解调范围为传感器输出干涉谱的一个自由光谱范围(FSR),解调速度快,克服了当前波长解调技术中存在的测量范围与测量速度难以同时提高的问题,同时还具有系统成本低,体积小,能够灵活多路扩展的特点。详细介绍了解调系统的工作原理以及系统结构,并将其实际应用于一种干涉型光纤电流传感器输出干涉谱的波长解调中。通过实验证明电流传感器工作在工频及脉冲电流(脉冲宽度25μs)情况下,该解调系统对传感器输出干涉谱具有准确、快速的解调效果。该研究对推进干涉或谐振型光纤传感器的实际工程化水平的提高具有重要意义。     

基于石英增强光声光谱的HCl痕量气体高灵敏度探测研究

HCl是一种有毒有害气体,对其高灵敏度探测具有非常重要的意义,然而到目前为止,采用激光光谱的手段对其探测的研究报道很少。石英增强光声光谱(QEPAS)是近年来发展起来的一种痕量气体探测技术,具有系统体积小、价格低廉、探测灵敏度高等优点。以5 000ppm HCl∶N_2混合气作为待测目标,采用输出波长为1 742.38nm的分布反馈连续波单纵模半导体激光器,开展对基于QEPAS技术的HCl高灵敏度探测研究。为了提高信噪比和简化数据处理过程,QEPAS传感器系统采用波长调制和2次谐波探测技术。研究中,首先对声波探测系统中微共振腔强声波增强特性进行了讨论,选择了"共轴"形式的声波微共振腔,并对其尺寸进行了优化,选择的微共振管长度为4mm、内径为0.5mm。实验中研究了激光波长调制深度对QEPAS系统产生的信号幅度的影响,当QEPAS系统积分时间为1s、激光波长调制深度为0.23cm~(-1)时,获得了815ppb的优异检测极限,归一化噪声等效吸收系数为7.41×10~(-9)cm~(-1)·W·Hz~(-1/2)。在后续的实验中,可在待测HCl气体中加入水汽分子,提高HCl分子的热弛豫速率,进一步提高HCl-QEPAS传感器系统的信号强度。     

用于新一代高密度可录光盘的有机材料研究进展

本文在总结近几年来国内外文献和专利报道的最新研究成果基础上,简要阐述了新一代高密度可录光盘的数据存储机理以及激光器工作波长与有机材料薄膜最大吸收波长相匹配的要求,介绍了在蓝(紫)光波段内(350～400nm)具有显著吸收的有机材料研究概况,并讨论了这些有机材料作为新一代高密度可录光盘数据存储介质的可能性。最后,对有机材料用于新一代高密度可录光盘数据存储介质的研究重点以及今后的发展前景进行简要讨论和展望。