硅微机械谐振器特性与激励光斑位置关系的研究

阐述了对硅悬臂梁谐振子进行光激励研究的结果，结果表明，谐振子的振幅与激励光斑的位置以及所激励的模态有关，在模态的两节点的中心位置进行激励，可得到最大的振幅，而且振幅随着激励光斑偏离子中心位置而下降基节点处激励时，振幅达到最小。上述结论也适用于其它点热源激励的微机械谐振器，并为点热激激励的微机械谐振器的设计和制作提供了依据。     

微机械生化传感器

自从Clark和Lyons在1962年研制出第一个生物传感器以来，探测各种生物和化学分子的生化传感器相继问世。这类传感器的基本原理是通过生化敏感层，被分析分子在敏感层上的物理或化学吸附被换能器转化为电信号。在众多的设计中，将活泼的生化敏感材料涂镀在硅器件表面是一个最有新意的设想。以往的硅生化传感器多设计为膜片式，器件的灵敏度受到限制。硅微机械悬臂梁是一种灵敏度极高的器件，近年来在传感器领域受到关注。文章总结了目前世界上硅基微悬梁生化传感器的最新发展动态。对几种硅悬臂梁的设计方法和工作原理进行了讨论，并给出了几种新型微生化气体和液体传感器检测不同有机分子和生物分子的结果。     

硅基纳米光波导微腔全光开关新进展

全光开关研究已有50年历史,至今尚未全面达到实用开关器件所要求的技术指标。近几年来基于SOI材料(做在绝缘层上的硅材料)、工作在光通信波长、采用成熟CMOS工艺(互补金属氧化物半导体工艺)的硅基纳米波导微腔结构全光开关已成为国际科学界的研究热点,大大推进了全光开关的实用化。文章介绍了国际上近十年研究硅基纳米波导微腔全光开关的５种典型方案,包括脊形和槽形纳米光波导;环腔和F-P腔两种微腔结构;纳米光波导、光子晶体、表面等离子体激元三种工作原理。分析总结了它们的共同特点和值得借鉴的研究经验,以便推动国内相关研究工作的开展。     

新颖的微弯结构Mach-Zehnder干涉仪型传感器及其优化设计

介绍了一种改进的Mach-Zehnder干涉仪型传感器,采用微弯结构波导代替了传统的MZ干涉结构的两臂. 利用三维波束传播法（3D-BPM）对传感器的敏感区域,微弯结构的形状进行了研究,同时研究了微弯结构的振幅和周期对灵敏度的影响,并采用梯度算法对这两个最重要的参数进行综合优化. 模拟结果表明,优化后的传感器敏感度比优化前提高了一倍多.     

位错型微机械可变光衰减器的研究

介绍了一种基于微机械技术实现的可变光衰减器,通过微电磁驱动器改变输入输出光纤之间的径向偏移量来调整衰减量。基于波导传输理论分析确定了器件的结构参量,并通过集成电路微细加工工艺实现了器件的制作和封装。测试结果表明,该可变光衰减器的插入损耗小于1dB,动态范围约35dB,工作电压小于5V,偏振相关损耗小于0.1dB,体积为20mm×15mm×8mm,有望为全光网提供一种低成本,高性能的光通信器件。     

超小型非硅基微机械可调光衰减器

研制了一种新型的超小型电磁驱动微机械可调光衰减器（VOA）.该器件采用电磁驱动器转动硅基微镜改变光路实现可调衰减,在结构上采用了全磁性回复,完全摆脱了通常的弹性回复造成的部件疲劳、零点偏移等器件重复性问题.驱动电压为0～5 V,工作范围0～40 dB,插入损耗小于0.8 dB,回波损耗小于－50 dB.器件重要部件采用微细电火花加工(EDM)技术制作,并应用FEA软件进行了结构优化,对衰减响应进行了详尽的理论分析.该VOA设计体积仅为25×10×7 mm3,可构成阵列应用于波分复用（WDM/DWDM）系统中各信道的动态信号平衡或网络保护.     

基于交叉相位调制效应的硅基全光Fredkin门

虽然传统的Fredkin门可以很好地实现相应的逻辑功能,但是其消光比和串扰还有待进一步改善.鉴于此,本文提出并设计一种基于交叉相位调制效应的硅基全光Fredkin门,该全光可逆逻辑门由两个2×2的定向耦合器、一个2×1的定向耦合器、一个1×2的定向耦合器以及两个相移臂构成.利用泵浦光与信号光在相移臂中引发的交叉相位调制...     

光激励硅微机械谐振器的振幅分析及计算

分无镀膜(或镀膜很薄)和有较厚镀膜两种情况,对硅微谐振器的光激励振幅进行了分析计算.针对有较厚镀膜的硅微谐振器,在理论分析的基础上,提出了一种新的光激振幅计算模型,理论计算与实验测试值吻合得很好.     

波导型钯(Pd)膜氢传感器数值模拟及优化

基于离子交换波导的集成型器件是氢敏传感器中很有发展潜力的一种. 传感区域由离子交换波导及其表面的金属钯膜组成, 通过有限差分法（FDM）计算了这种波导结构中的导模及表面等离子模的模场分布, 分析了其传播特性与钯膜光学常数的关系, 并结合束传播方法（BPM）对钯膜的厚度进行了优化, 使其具有最高的灵敏度.     

全光纤低相干光纤位移传感技术

提出并演示了一种由两光纤构成的杨氏干涉解调系统的全光纤低相干光纤位移传感器系统。该技术从根本上避免了光源频率、光强的波动，及光在传输过程中由系统带来的损耗、光的偏振方向的改变引起的信号衰落问题。其结构简单，易于调整，测量分辨率可达０．０５４ｍｍ。     

Measurement of Solid-gas Two-phase Flow using Optical Fiber Sensor

ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＳｏｌｉｄ┐ｇａｓＴｗｏ┐ｐｈａｓｅＦｌｏｗｕｓｉｎｇＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＳｅｎｓｏｒＦＡＮＨｕａＣＨＥＮＹｕａｎｄｉＴＡＮＹｕｓｈａｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬａｓｅｒ＆ＩｎｆｒａｒｅｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＸｉ...     

用于机械振动实时监测的光纤光栅有源传感装置

把一对中心反射波长分别为1562.11nm和1562.71nm的光纤光栅粘贴在均质、等厚、等腰三角形悬臂梁上下表面作为环形腔光纤激光器端镜，当机械振动激励自由端时，通过观测激光输出脉冲，地施加于自由端的机械振动的频率进行了实时监测；观察两光栅波长漂移量差值的变化，可在0～6.1mm的范围内判断所测振动的振幅。低于100Hz时，实验结果与实际值基本吻合。     

基于光纤光栅的一体式靶式流量传感技术

针对以往液压系统检测中存在的特点,如结构杂、体积大、精度低,设计了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的一体式靶式流量传感器。分析了FBG及靶式流量传感原理,设计出一种组成紧凑、便于密封以及拆装的一体式靶片,将放在流体里的靶片受到的与流速成相关变化的冲击力变为FBG波长的漂移,双FBG对称分布,分别放在悬臂梁两表面中轴线处,这种差动形式可以很好地增加灵敏度,并且可以解决应变和温度的交叉敏感现象。通过FLUENT分析了流体形式,结果显示这种结构给流体造成的影响比一般结构小。实验测试过程中,双FBG中心波长总变化数值和放置于靶片的质量呈现出明显的线性变化,并且灵敏度为一个FBG灵敏度的双倍,可靠性以及稳定性较好。     

基于连通器原理的小探头光纤液位传感器研究

介绍了以汞包层光波导为传感探头的光纤液位传感器的原理及信号处理,其工作原理是利用连通器将液位的变化转变为汞包层光波导包层长度的变化。理论分析和实验表明,当光波导直径和光波长一定时,光功率衰减随汞包层光波导长度增加作线性增加。通过对汞包层光波导引起光功率衰减的检测,探头结构的优化设计以及探测器件的选型,可以获得实时性很强的高精度液位测量。实验测得10m液位的最大测量误差为5．2mm,理论分析的相对测量精度可达0．02％。该液位传感器的研制对于油库等易燃、易爆环境中的液位测量具有重要意义。     

基于悬臂梁调谐技术的光纤光栅无源振动监测

采用匹配光纤光栅设计了一种结构简单的振动信号无源监测装置.该装置利用悬臂梁调谐技术能够将微小振动信号转化为光电探测器可探测的光强信号,利用示波器实现实时监测.实验中对振幅为3mm的简谐振动信号进行了监测,测量结果与振动频率一致,可测量7～20Hz的振动,信噪比不低于14.9dB.监测频率受限是因为悬臂梁的性质,如采用金属材料或者采用齿轮组对转子进行减速,该装置可探测更高的频率.     

Thin Film Waveguide Sensor for Measurement of the Absorption Coefficient of Hemoglobin Derivatives

A simple method for determining the absorption coefficient of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin in human blood is proposed. The method is based on a variation of the complex propagation constant of guided wave in a thin-film optical waveguide. On the waveguide layer, a serial multi-channel sample chamber is constructed to vary the interaction length between the evanescent field and the sample, and the dependence of the sensor response on the interaction length is investigated for various concentrations of two hemoglobins. The response of this sensor is linearly proportional to the interaction length and the concentration of the two hemoglobins. The attenuation constant due to the evanescent field absorption between the channels is experimentally obtained with the designed sensor, and the absorption coefficient is determined by the proposed method. The determined absorption coefficients coincided with those obtained by conventional transmission measurement.     

有增益及损耗的平板波导导模的精确微扰分析

给出求含有增益层与损耗层的突变与渐变折射率剖面多层平板波导导模的微扰与解析计算公式。举例讨论了导模模式的增益（或损耗）与结构参数和偏振的关系，本文方法较求解复本征值的打靶法等简便且节省机时，对于（半导体激光器与半导体激光放大器等）实际遇到的波导结构能给出精确数值结果，并可用以分析材料的增益系数或损耗对ＴＥ和ＴＭ模式及其增益的影响等问题。     

分布型光纤拉曼光子温度传感器系统的测温精度

在分布型光纤拉曼光子温度传感器（ＤＯＦＲＰＴＳ）系统中,自发拉曼光子是温度信息的载体,在２ｋｍ光纤上实时采样１０００个点,用于空间温度场分布的测量。系统采用拉曼光时域反射技术,对所测点进行定位。对分布光纤拉曼光子温度传感器系统的测温精度进行了讨论,由系统的信噪比来确定测温精度,提出了改善测温精度的方法,实际系统的测温精度达±１℃。     

提高双参量光纤传感器精度的一种方法

分析了光纤传感器进行双参量测量时，系数矩阵的态性对待测量精度的影响，提出采用对系数矩阵进行预处理的方法，使得处理后的矩阵由病态变成良态。用方法对文献「４」和文献「５」给出的系数矩阵分别进行了处理。处理后，文献「４」系数矩阵的条件数从３４２降低到４，文献「５」系数矩阵的条件数从１６１降低到３，传感器输出不确定主降低了两个数量级。