光漂白全过程中聚合物薄膜折射率和厚度的实时分析

在基于衰减全反射原理的基础上提出一种新的测量方法, 动态研究漂白动力学过程, 即利用波导的衰减全反射吸收峰对聚合物材料的折射率和厚度敏感的特性, 实时测量聚合物材料的折射率和厚度. 实验系统采用CCD摄像头将标志波导模式的一组暗线显示在计算机屏幕上, 然后根据暗线的移动, 可以精确测量每一时刻波导薄膜的折射率和膜厚. 利用这种技术, 对聚合物薄膜的光漂白过程进行了实时监控. 发现在光漂白全过程中, 聚合物薄膜的折射率和厚度的变化同时存在化学和物理两种变化过程.     

衰减全反射型电压传感器的理论和实验研究

提出了一种新型反射型聚合物波导电压传感器理论,并且进行了实验研究。这种电压传感器采用棱镜波导耦合结构,在棱镜下底面依次镀有金属膜一聚合物一金属膜三层结构。通过两层金属膜对极化聚合物加电压,利用聚合物材料电光效应和导模共振吸收峰对聚合物折射率的敏感特性,通过反射光强的测量来确定作用电压的变化值。实验中的测试电压范围是从-140V至 140V,得到的线性度值为0．991,电压测量的分辨力为0．1V,电压测量灵敏度系数为0．0011V^-1。实验表明这种电压传感器具有良好的线性和较高的灵敏度。     

小波变换基线扣除对激光诱导等离子体温度计算的改善

温度是激光诱导等离子体特性研究最重要的参数之一,为降低光谱连续背景对Boltzmann平面法计算等离子体温度的精密度的影响,利用小波变换对等离子体光谱进行分解,并采用软阈值法对代表光谱基线的低频信号进行扣除。选择合适的小波分解层数L及阈值系数α能有效提高Boltzmann图的线性相关度,即有更高的拟合系数R2,从而提高等离子体温度的计算精密度。对低合金钢样品417～445 nm波段LIBS光谱采用db4小波函数进行分解、基线扣除和信号重构,选用12条Fe原子谱线建立Boltzmann图,由Boltzmann图拟合直线的斜率计算得到等离子体温度。对L和α系数进行了优化选择,研究发现,采用8层小波分解时Boltzmann图具有较高的R2,而α的选择与时延t_d有关,t_d≤4.0 μs时,α=0.3可获得最佳R2值,之后随t_d的增大,α逐渐减小; 在t_d≥6.5 μs后,α=0,即光谱低频信号被完全扣除,说明基线对光谱特征谱线的干扰随时延的增加逐渐减弱。基线扣除后各时延的等离子体温度降低约2 000～3 000 K,温度随时延的增加逐渐降低,与等离子体膨胀过程中温度逐渐下降的物理过程相吻合,且变化过程中的波动变小。     

热交联型聚氨酯集成双通道电光调制器的制备及其性质的研究

研究了交联型聚氨酯材料集成衰减全反射型双通道聚合物波导电光调制器的制备和性能。这种电光调制器的制备技术非常简单,只要用两个分立的下电极代替单通道调制器中的下电极即可。通过测量器件的调制特性,在832 nm波长下,获得了最大电光系数为24.2 Pm/V,调制带宽约为500 MHz、插入损耗低于1.5 dB。由于器件上下电极的垂直距离为微米级、而通道之间的水平距离为毫米量级的设计,使各通道之间的场不会引起相互交迭,因而未测到各通道间的串扰。另外,热交联型聚合物材料的采用提高了整个器件的热稳定性,在100℃经过800 h后,电光系数仍然保持初值的88%。     

基于光波导技术的水中六价铬离子痕量检测

提出了一种基于对称金属包覆波导结构的光学传感器,利用该结构所激发的对导波层折射率虚部极其灵敏的超高阶导模为探针,结合二苯碳酰二肼与六价铬离子的特异性显色原理,对饮水中六价铬离子痕量进行探测.理论与实验结果表明,该分析方法的检测极限是1μg/L,达到了现行国际标准.该方法是一种需样少、耗时短、实时性好、稳定性高和价格低廉的在线检测方法.     

晶体材料电光系数和压电系数的同时测量

利用双面金属包覆波导结构激发的高阶导模是导波层折射率的灵敏函数这一特性提出了一种测量非线性材料电光系数和压电系数的新方法. 该方法利用反射率曲线在不同电压下的移动参量可以直接计算出被测样品的电光系数和压电系数. 理论与实验研究表明, 该方法具有结构紧凑、插入损耗小、整个装置无运动部件、可靠性能高等诸多优点. 预计这一研究在应用压电效应和电光效应制备光电子器件的诸多领域中有极其广泛的应用前景.     

基于古斯-汉欣位移效应的波长传感研究

利用双面金属包覆波导在导模共振激发时对古斯-汉欣位移具有极大的增强效应来实现激光波长微小变化的监测.双面金属包覆波导由上层金膜、导波层和下层金膜组成.当导波层厚度为亚毫米尺度时,应用自由空间耦合技术使入射的激光以小角度入射,在满足相位匹配的条件下激发超高阶导模.理论研究表明,当波导的辐射损耗等于本征损耗时,反射光的侧向...     

晶体材料电光系数和压电系数的同时测量

利用双面金属包覆波导结构激发的高阶导模是导波层折射率的灵敏函数这一特性提出了一种测量非线性材料电光系数和压电系数的新方法.该方法利用反射率曲线在不同电压下的移动参量可以直接计算出被测样品的电光系数和压电系数.理论与实验研究表明,该方法具有结构紧凑、插入损耗小、整个装置无运动部件、可靠性能高等诸多优点.预计这一研究在应用压电效应和电光效应制备光电子器件的诸多领域中有极其广泛的应用前景.