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.     

电氧化甲酸反应体系的随机共振调制

采用甲酸电氧化的反应模型对随机共振的调制进行了研究。反应模型中有驱动电流和CO的饱和覆盖率两个控制参量。当弱信号和噪声同时作用于驱动电流时,固定信号强度,体系输出的脉冲间隔分布可以在合适的噪声强度时最有序,表明出现了随机共振现象。对CO的饱和覆盖率施加周期性信号的作用可以对随机共振行为进行调制,调制的结果取决于调制信号的周期及初相位。     

梯度薄膜增敏的光波导表面散射传感方法用于生物气溶胶探测

生物气溶胶监测对于疾病防控、防化反恐、环境保护与资源调查等至关重要。本研究提出了一种基于高折射率梯度薄膜增敏的平板玻璃光波导表面散射传感方法,通过探测光波导散射光强度随时间的变化,分析生物气溶胶在光波导表面的颗粒沉降过程,进而获取生物气溶胶的浓度等信息。本研究通过理论推导得出光波导散射光强度与沉降粒子数之间的函数关系式,选用牛血清蛋白(BSA)水溶液作为生物气溶胶原液,采用五氧化二钽(Ta₂O₅)梯度薄膜增敏的离子交换平板玻璃单模光波导测试了BSA分子团聚体沉降引起的表面散射光变化,通过比对测试分析了Ta₂O₅梯度薄膜的增敏效果。实验结果表明,散射光强度随BSA分子团聚体沉降量的增加而增大,与BSA原液浓度呈良好线性关系,当单模玻璃光波导表面覆盖Ta₂O₅梯度薄膜后,其在横电基模(TE0)下对BSA分子团聚体沉降的探测灵敏度提高了50倍,并且采用TE0模测得的探测灵敏度比横磁基模(TM0)高4倍。本研究制备的Ta₂O₅     

光导纤维——信息社会的神经

光导纤维又称光波导纤维,简称光纤。它象金属波导能传导电波一样具有传输光波的能力。由于光比电频率高100—1000倍,因而可实现大容量通信,为信息网系统(INS)和综合信息数据网系统(INDS)提供有效的传输线,从而促进了信息社会的来临,图1为由光缆通信组成的信息网系统的概念图。由图中可以     

含氟丙烯酸酯光致聚合物的全息特性研究

提高记录单体在成膜物中的迁移速率,加大记录单体与成膜物的折射率差,可以实现光致聚合物的折射率空间调制最大化.本工作以高折射率的超支化聚酯(折射率1.586)为成膜树脂,利用超支化聚合物分子结构疏松、便于小分子在其间扩散的特性,同时以低折射率的单官能团含氟丙烯酸酯(折射率1.372)和高活性的双官能团丙烯酸酯(折射率1.457)为记录单体制备了光致聚合物全息膜,以衍射效率为指标优化单体构成和全息膜的厚度,研究了该全息膜的衍射效率、空间分辨率、折射率调制度等性能.该光致聚合物全息材料的折射率调制度为4.82×10^-3,衍射效率达到99.4%,在空间分辨率3750 lp/mm的衍射效率仍然达到85.6%,感光灵敏度56 mJ/cm².     

5-(2-硫甲基-4-甲基-5-嘧啶基)-2,4戊二炔-l-醇α-甲基丙烯酸酯(PDMA)/PMMA的全光通道波导

利用Ａｇ＋－Ｎａ＋离子交换法形成了Ａｇ＋离子基底，在此基础上镀上ＰＤＭＡ／ＰＭＭＡ膜并在Ｙ型波导分支上进行局部紫外聚合，从而制成了较理想的通道波导。测定了ＰＤＭＡ／ＰＭＭＡ的线性折射率及Ａｇ＋离子基底的折射率，实现了较理想的复合波导传输。     

微流控液液萃取-液液波导集成化分析系统

利用溴化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体/碳酸钠溶液双水相体系,实现了多相层流液液萃取.以具有较高折射率的离子液体为液芯,较低折射率的盐溶液为包层,实现了液液波导吸光度检测.据此建立了一种液液萃取与液液波导检测集成化的微流控分析系统.该系统对甲酚红试样的萃取率在93%以上,对甲酚红试样检测的线性范围为0.01~0.40 mg/m L,相对标准偏差为3.4%(n=11),检出限为3.8μg/m L(3σ).该系统将萃取分离与液液波导长光程吸光度检测集成在一起,为拓展吸光度检测在微流控系统中的应用提供了新思路.     

基于光波导微环谐振器的lgG非标记检测微流体分析系统

设计开发了与微环谐振器集成的微流体通道系统,不仅避免了敞开环境中由于液体挥发造成的微环谐振器表面盐分的聚结,屏蔽空气中的各种杂质,而且只需要30 μL反应溶液,减少了药品用量,大大节约了实验成本.同时,采用绝缘体硅(SOI)材料,利用光刻技术设计和制作了波导宽度为450 nm,半径为5 μm,品质因子(Q值)为20000的光波导微环谐振器.集成的微环谐振器传感系统具有低成本、免标记、能实时监测生化反应过程等特点.以不同浓度的酒精溶液为测试对象,研究了微环谐振器对均质溶液的传感性能,传感芯片对溶液折射率的探测灵敏度为76.09 nm/RIU,探测极限为5.25×10Symbolm@@_4 RIU,验证了此微环谐振器对均质溶液进行浓度检测的可行性.利用此传感系统对人免疫球蛋白IgG进行了非标记免疫检测.在测试中,采用微流体通道系统将相应抗体修饰到微环谐振器表面,利用光谱仪对修饰过程以及抗原抗体特异性结合过程中的共振谱线漂移情况进行了监测.结果表明,光波导微环谐振器可以对生物分子进行实时监测.     

磷酸铁纳米薄膜复合光波导氨气传感元件的制备

将硝酸铁和甲醇、磷酸溶液按一定比例混合后,通过旋涂法制备了磷酸铁（FePO₄）纳米薄膜,测定了匀胶机转速对膜厚及烘干温度对膜厚和折射率的影响,并发现薄膜的烘干温度超过150 ℃时,薄膜的厚度（130 nm）和折射率(1.7)变化不大。将该薄膜固定在钾离子交换玻璃光波导表面,研制出FePO₄膜/K⁺交换玻璃复合光波导。酸碱指示剂溴百里酚兰（BTB）作为敏感试剂,固定在复合光波导表面,研制了BTB膜-FePO₄膜/K⁺交换玻璃复合光波导氨气传感元件。采用自装的光波导气体传感检测系统对不同浓度的氨气进行了检测。结果表明,该传感元件能够检测0.35 mg/m³浓度的氨气,并具有响应（10 s）及恢复（90 s）速度快、可逆性好、连续使用等特点。     

二阶非线性光学聚氨酯对电光效应的共振增强

二阶非线性光学聚合物是最有希望实现在电光器件方面应用的材料之一.该类材料的非线性光学系数很高,响应速度快,与半导体材料的相容性较好,且比有机和无机晶体的制备更方便.目前所用的电光调制器多为光传输型,高光学活性的极化聚合物一般光学损耗较大,尤其是其吸收波段更大,使得调制器只能在其透明波段内使用,否则,传输型波导器件由于这种损耗将无法使用.