液体折射率的一种新型测量方法

利用液体薄膜的遮光效应原理,建立了一种新的测量液体折射率的方法和装置。选择了3种常见液体:蒸馏水 、无水乙醇 和1,2-丙二醇。利用新建的装置对其折射率进行了测量。实际测量过程中,对实验形成的图样进行了2种测量分析:一种是利用读数显微镜直接测量分析实验结果;一种是利用CCD拍摄记录实验结果,并利用计算机对拍摄结果进行了智能化处理分析。分析了实验误差,实现了实时、全自动化测量。测量结果均与理论值吻合。该方法操作简便、设备简单、重复性好、准确度高。     

基于熔融拉锥光纤的液体折射率传感器

从理论和实验上研究了一种价格低廉、操作简单、可用于多点并行测量的液体折射率光纤传感器.该传感器采用分路器进行预分光,利用高稳定放大自发辐射光源作为光源、普通光功率计作为光电探测器,以熔融拉锥光纤作为传感单元.建立了一个简单模型,分析了芯层所携带的光功率占总的光功率的比值随外部介质折射率变化的关系.实验上对不同折射率样品的传输损耗进行了测量,采用对比方法作出了传输损耗随折射率变化的定标曲线.实验结果表明:外部介质折射率越高,传输损耗越大.并验证了反射器(光纤布拉格光栅)的引入能够有效的提高系统的灵敏度.     

一种液体折射率传感器设计与制作

液体折射率是反映液体浓度、温度等特性的重要性能参数,因而可通过测量其折射率来获得液体其它相关参数。本文采用去除包层的弯曲光纤,以待测液体作为光纤包层,设计了一种液体折射率传感器,并制备了该传感器,对其进行了实验测试,获得了较为满意的实验结果。该液体折射率传感器结构紧凑、易于制作、费用低,在实时、远程检测方面具有突出优势,故在医药化工、医学诊断、食品安全以及环境监控等诸多领域中具有广阔应用前景。     

测量液体折射率的一种新方法——液芯柱透镜散焦宽度法

本文提出了一种基于消球差复合液芯柱透镜快速、准确测量液体折射率的新方法——液芯柱透镜散焦宽度法.该方法利用消球差复合液芯柱透镜在较宽折射率范围内系统球差小、成像准确的特点,基于不同折射率在成像系统上呈现一一对应的散焦图像,仅需采集一幅散焦图像即可得到待测液体的折射率.用该方法测量了室温(20℃)下21组不同液体的折射率,测量结果与用阿贝折射仪测量结果一致,用ZEMAX和光线追迹逐面成像法仿真的散焦宽度图像与实验图像一致.用该方法测量液体折射率具有系统简单、稳定性好、操作简便、测量速度快等特点.     

测量透明液体折射率的一种实验方法

介绍了利用分光计测量透明液体折射率的一种实验方法，实验中使用了两个等边三棱镜，将液体夹在两棱镜之间形成厚度均匀的液膜，利用全反射原理对液膜进行测量，结果表明，这种实验方法操作简便，重复性好，准确度高。     

用激光测量液体折射率的简单方法

用激光测量液体的折射率已有许多报道，但测量方法比较繁琐，且精确度不够高.本文介绍一种用激光测量液体折射率的简单方法，此方法利用光线传播的几何关系，对液体折射率作定量测试.该方法具有设备简单、费用低廉、测量精度高等优点.1实验原理及方法利用临界角的概率束来测量液体的折射率，如图1所示.当激光束沿一条半径进入液体，即使入射光束对准容器的中心G点射入液体时，不发生折射，而在G点射出的光束发生了折射，折射角大于入射角.当人射角i增大，直到使折射角达到90°时，折射光束沿容器的直边传播.继续转动容器增大人射角，激光束…     

用毛细管焦点法精确测量微量液体的折射率

介绍了用毛细管焦点法精确测最微量液体折射率的一种新技术.该技术基于共轴球面光学系统的成像原理,用LED(λ=580 nm,FWHM为32nm)为测量光源,用CCD为像接收装置.一次测量样品需要量小于0.002 mL.待测样品封闭在毛细管内测量,有利于对毒性、挥发性和吸湿性强的液体介质折射率的测量.用此技术对纯水、乙醇、乙二醇和丙三醇样品的折射率做了测量,测量精度分别为0.0001,0.0002,0.0003和0.0003.论文在分析实验装置的测量灵敏度和成像景深基础上,提出了进一步提高测最精度的方法.     

基于LabVIEW的表面等离激元共振测量液体折射率

利用LabVIEW编写硬件控制软件,搭建了基于表面等离激元共振原理的光强探测型液体折射率测量实验平台.实验测量纯水和纯酒精的表面等离激元共振的共振角分别与理论计算数据相吻合,证明该系统测量的共振角数值能正确地反映液体折射率的变化.利用该系统测量了不同浓度的酒精-水混合液的折射率.     

用液芯柱透镜测量液体折射率

制作了一种液芯变焦柱透镜并将其用于精确测量液体的折射率.在空心的柱透镜内注入待测折射率的液体,通过测量液芯透镜的焦距,根据焦距和折射率之间的关系,计算出液芯介质的折射率.此方法有效地提高了折射率测量的灵敏度,减小了测量系统的景深.选取×20倍显微物镜可实现液体折射率1.3～1.642范围内的精确测量,单次测量误差小于0.000 2.     

功能型液体折射率与温度双参量光纤传感教学实验

设计了光电专业光纤传感单参量测量向双参量升级的简易实验方案,采用宽带掺铒光纤放大器作为光源,光纤双锥马赫-曾德尔干涉仪结合光纤布拉格光栅作为液体折射率与温度双参量传感器,光谱仪测量特征波长变化用于待测量解调.经测试,功能型液体折射率与温度双参量光纤传感系统的折射率传感灵敏度为-34.663nm/RIU,温度传感灵敏度为10pm/℃.     

基于白光扫描干涉法的光纤折射率分布的测量

提出了一种光纤折射率分布的测量方法,采用白光扫描干涉技术,并在参考镜上构造与光纤样品相同的结构来克服白光相干长度短的限制,优化了光路,提高了干涉条纹间的对比度.采用与白光干涉信号的包络线呈高斯分布的Morlet小波作为小波变换的母小波进行拟合处理,得到光纤与已知折射率的匹配液之间的相对高度.通过计算获得光纤的折射率分布...     

反射式光纤表面等离子体波共振传感器特性研究

研究了一种基于表面等离子体波共振(SPR)光谱分析的折射率检测新方法。研究发现,表面等离子体波共振效应光谱特征的折射率灵敏度会随着液体性质变化而发生改变。根据折射率测量范围不同,分别选择共振波长和共振强度作为检测参量,实现理论折射率分辨力达到10~(-5)数量级以上。在理论分析和实验基础上,设计出一种基于共振光强检测的终端反射式光纤表面等离子体波共振效应传感系统,采用将传感信号和基准光信号的比值作为液体折射率变化的度量值。在1．3325～1．3991的折射率测量范围内,度量值与折射率之间呈现单调递减关系,线性相关系数为0．9983。通过定义耦合系数,还可实现对表面等离子体波共振效应效应强弱和变化趋势的评估。     

透射式微分干涉显微镜测量光纤折射率分布

提出一种由两组偏光棱镜组成的透射式微分干涉系统,用来测量光纤的折射率分布。系统利用旋转检偏器对测量光束进行调制,从相位分布和光程分布中计算出折射率分布。介绍了测量原理、测量公式、系统组成及典型应用。用该系统对光纤折射率进行实际测量,给出渐变折射率光纤的二维分布,及折射率沿轴向的分布图,同时还在NR 9200光纤测试仪上进行了测试。结果表明,系统原理正确,结构简捷,具有足够分辨率和测量精度,抗干扰能力强,不破坏光纤,还可测量包层和芯层的直径,发现光纤加工过程中的缺陷,特别适合加工、焊接等工艺过程中的检测。     

Study on measurement of refractive index profile of GI-POF by light scattering

This paper is devoted to the study on measurement of refractive index profile of graded-index polymer optical fiber (GI-POF) by light scattering. Using Generalized Airy theory and Debye series of an inhomogeneous cylinder, the scattering intensity distributions are obtained of Airy structure of rainbows for different refractive index profile. The results show that positions of Airy peaks depend closely on refractive index profile of GI-POF. Since each order of rainbow penetrates it to different depths, such methods could be used to provide information of the refractive index profile of GI-POF. For GI-POF with given diameter, positions of Airy peaks of rainbows are simulated as a function of refractive index profile, which can be used to inverse unknown parameters of refractive index profile. The least square method is used in inversion of refractive index profile with the given refractive index of the cladding. The results obtained agree with theoretical values with high precision. The method has the advantages of non-instructive and on-line measurement, and can be used for the measurement of other inhomogeneous droplets.     

Refractive index profiling of a GRIN optical fiber using a modulated speckled sheet of light

A method for calculating the refractive index of GRIN optical fiber from its transverse interference pattern is presented.In this method the transverse interference fringe pattern through an optical fiber using a sheet of light is applied to get the refractive index profile of it. The optical fiber is not immersed in a matching liquid as used in different techniques [Barakat N, El-Hennawi HA, El-Zaiat SY, Hassan R. Pure Appl Opt 1996;5:27].In this method a sheet of He–Ne laser light is allowed to illuminate the fiber. The light sheet is divided into two parts, the first is refracted through the fiber while the second is used as a reference beam. Interference pattern will be obtained between these two rays displaying the refractive index variation along the fiber radius.The fringe shift of such interference pattern has been measured and used to calculate the deflection angle of light refracted by the fiber and the cladding. An equation is derived to calculate the refractive index profile difference ratio δn at different positions across the fiber cross section in terms of the corresponding deflection angle and is verified experimentally.The optical path difference between these two rays (refracted and reference beam divided by the fiber) has been derived and the fringe shift obtained has been used to calculate the refractive index profile of the fiber.Introducing a ground glass screen on the passage of the two light beams (refracted and reference beam divided by the fiber), two superimposed identical speckle patterns are formed leading to the formation of a third speckle pattern modulated by a grid structure displaying the optical thickness of the fiber.     

双面曝光长周期光纤光栅偏振相关损耗

研究了采用高频CO2激光脉冲通过单面和双面曝光制作出的长周期光纤光栅(LPFG)的偏振相关损耗特性。单面曝光制作的长周期光纤光栅由于光纤横截面折射率改变不均匀,对入射光偏振态有较强的依赖性,主要表现为偏振相关损耗较大;为了降低偏振相关损耗,在制作长周期光纤光栅的过程中采用双面曝光的方法,以使其横截面折射率调制受高频CO2激光曝光改变均匀。实验数据显示,高频CO2激光脉冲制作的普通单面曝光长周期光纤光栅最大偏振相关损耗高达1.24 dB,而采用双面曝光的相同谐振峰值长周期光纤光栅的偏振相关损耗则可降至0.42 dB。因此,双面曝光制作的长周期光纤光栅能较好地克服入射光偏振态的不良影响,从而满足对偏振敏感的光纤通信和传感系统的应用要求。     

利用高精度时间间隔测量技术实现光速测定方法的研究

为了实现实验室环境下测定光速，采用已知长度及折射率的单模零色散光纤作为传输介质，利用高精度时间间隔测量技术测量了光在该光纤中的传输延时。经过理论推导，求出光速c与作为传输介质的光纤长度L、折射率n及光纤延时τ之间的关系式，从而通过测量得到L，n及τ的值即可计算得到真空中的光速值。与传统的利用天文法及精密仪器测量光速的方法相比，采用比较先进的高精度时间间隔测量技术可使时间分辨率达到125ps，从而在实验室环境下，利用简单仪器得到了高精度的测量结果。最终测量所得光速为299928077m/s，误差为30860m/s。     

基于数字全息图的光纤折射率测量研究

利用数字全息显微层析技术构建了光纤折射率测量的测试系统, 包括光路系统与软件系统. 以物光波的相位分布曲线为依据由CCD记录最优的数字全息图; 在优化频谱图的基础之上对全息图做频域滤波, 准确选取物光波所对应的频谱范围; 使用基于角谱理论的再现算法提取出物光波的相位分布信息, 并通过模拟全息图验证相位提取的准确性; 由单幅全息图提取的相位分布信息, 结合光纤的多层模型, 还原出光纤断层面沿直径方向的折射率分布. 以单模、多模光纤为实验样品进行了测量, 测量结果与S14折射率测量仪的测量结果吻合, 精度可达10^-4. 实验对比结果表明本文方法可简单、快速、准确地测量光纤内部的折射率. 本文还对特种光纤的折射率进行了测量研究.     

用光纤迈克耳孙干涉仪测量折射率

对测量群折射率的白光干涉和光纤迈克耳孙(Michelson)干涉仪技术进行了改进.采用样吕夹片和样品与探测纤端面接触的方法,可以使群折射率的测量过程简单化.根据反射峰宽度的变化,可以调整样品反射界面与光纤的准直性,提高测量精度.     

保偏微结构光纤啁啾光栅折射率传感特性分析

将有限元法和传输矩阵法相结合,系统地研究了保偏微结构光纤(PM-MOF)啁啾布拉格光栅的折射率传感特性。仿真研究了光纤空气孔中充入不同折射率被测物时啁啾光栅的反射谱,结果表明随着被测物折射率的增加,反射谱的面积出现明显变化,由此得到了光栅反射谱面积与被测物折射率的关系。分析了中心孔直径、啁啾系数、切趾函数等光栅结构参数对反射谱的影响。分析表明由于光纤两个方向的偏振模对温度、噪声等干扰响应相似,因此利用两个偏振模式反射谱的相对变化进行监测能够有效地降低干扰,提高传感器的稳定性;其次,由于反射谱面积正比于光强,这一方法将光栅的光谱解调转化为光强解调,简化了解调系统,便于现场实时测量。研究结果为保偏微结构光纤光栅在折射率传感器及其生物传感器方面的应用提供了理论依据。