掺染料微结构光纤荧光传感器的理论分析

针对一般光纤荧光传感器收集荧光能力不足的缺陷,设计了一种在微结构聚合物光纤的空气孔内填充掺有机染料高折射率液体的荧光传感器.使用可调节边界条件傅里叶分解法计算了这种微结构光纤的模场分布,分析了光纤结构参量和液体折射率对荧光捕获分数的影响,结果表明,使用小纤芯半径和高于纤芯折射率的液体可以增强激发光的吸收效率,增大荧光捕获分数,提高光纤荧光传感器的灵敏度.     

微结构光纤传感器设计的新进展

根据导光机理、微孔分布、介质载入、纤芯数量及对称性等因素,对微结构光纤进行了具体分类。在此基础上,阐述了微结构光纤传感器的结构设计方法。对近年来国内外(包括作者设计)的典型微结构光纤传感器和微结构光纤光栅传感器进行了详细介绍和综合评述,对基于微结构光纤及微结构光纤光栅的新型传感器的发展进行了展望。     

微结构光纤传感器设计的新进展

根据导光机理、微孔分布、介质载入、纤芯数量及对称性等因素,对微结构光纤进行了具体分类。在此基础上,阐述了微结构光纤传感器的结构设计方法。对近年来国内外(包括作者设计)的典型微结构光纤传感器和微结构光纤光栅传感器进行了详细介绍和综合评述,对基于微结构光纤及微结构光纤光栅的新型传感器的发展进行了展望。     

水分荧光光纤化学传感器

将具有溶致变色特性的４‘－Ｎ,Ｎ－二甲氨基黄酮基团与聚丙烯酰胺膜基体一起共价固定化在石英玻片上,制成了测定水的光导纤维化学传感器。传感是基于水对膜的荧光有强的猝灭作用。文中提出了猝灭方程。传感器具有好的可逆性和稳定性,重复测定含水４．００％和１６．０％的乙醇样品的相对标准偏差分别为０．３３％和０．６０％,这说明传感器还具有好的重现性。传感器用于９５％乙醇中水分的含量测定,结果与气相色谱法一致。     

基于薄壁柚子型微结构光纤的探针式压强传感器

采用光纤熔接技术将薄壁柚子微结构光纤与单模光纤进行熔接制作成探针式的压强传感器,该微结构光纤一端开放的空气孔可以与外界压强相连通,实现压强响应,获得了0.70 nm/MPa的压强灵敏度,并且具有良好的线性度.通过有限元法模拟和实验结果对比发现该微结构光纤传感器存在LP01和LP11模式的干涉,并证明了该传感器具有良好的...     

基于表面等离子体共振的新型超宽带微结构光纤传感器研究

基于表面等离子体共振的微结构光纤传感器具有高灵敏、免标记和实时监控等优点.如今,由于此类传感器广泛应用于食品安全控制、环境检测、生物分子分析物检测等诸多领域而受到大量研究.然而,目前所报道的绝大多数此类传感器只能应用于可见光或近中红外传感.因此,对可应用于中红外传感的表面等离子体共振微结构光纤传感器的研究是一项极具挑战...     

掺铒光纤超荧光光源的理论模拟

应用打靶法的基本思想,提出了一条求解掺铒光纤超荧光光源模拟方程 的有效途径,首次从理论上分析了双程后向结构掺铒光纤超荧光光源的有关特性,并给予了细致的物理解释。     

基于微纳光纤的柔性仿生微结构触觉传感器研究

人类指尖的指纹图案以及互锁的表皮-真皮微结构在放大触觉信号并将其传递给各种机械感受器方面发挥着关键作用,从而实现对各种静态和动态触觉信号的时空感知。本文报道了一种受指尖皮肤微结构启发的微纳光纤柔性触觉传感器,该传感器具有环形脊的指纹状表面、错峰互锁的微结构以及刚度差异化的树脂/聚二甲基硅氧烷多层结构。通过这些设计特征,传感器能够以高耐久性、高灵敏度(20.58%N^-1)、快速响应(86 ms)及大动态范围(0～16 N)检测多种时空触觉刺激,包括静态、动态压力和振动,并能够识别物体的硬度和表面纹理差异。该传感器具有结构紧凑、制作简便、易集成、抗电磁干扰等优点,可被应用于机器人皮肤、可穿戴传感器和医疗诊断设备中。     

包含掺铒光纤和微结构光纤的光纤环镜光开关

设计了一种低开关功率的全光开关.将掺铒光纤和微结构光纤引入Sagnac环镜中,信号光在泵浦光作用下经过掺铒光纤被放大,破坏了环镜的平衡,利用交叉相位调制效应使两束反向传输的信号光产生非线性相移,实现了光开关效应.理论分析表明:信号光经过掺铒光纤后,增益越大微结构光纤的非线性系数越高,开关功率越低,并且环镜信号光的透射率随两束反向传输信号光的相移差成余弦变化.仿真得到开关功率约为26.73 mW,与理论分析一致.     

包含掺铒光纤和微结构光纤的光纤环镜光开关

设计了一种低开关功率的全光开关.将掺铒光纤和微结构光纤引入Sagnac环镜中,信号光在泵浦光作用下经过掺铒光纤被放大,破坏了环镜的平衡,利用交叉相位调制效应使两束反向传输的信号光产生非线性相移,实现了光开关效应.理论分析表明:信号光经过掺铒光纤后,增益越大微结构光纤的非线性系数越高,开关功率越低,并且环镜信号光的透射率...     

乙醇荧光光纤传感器的研究

将甲基丙烯酸3－（4′－N,N－二甲氨基）黄酮酯和丙烯酰胺,N,N’－亚甲基双丙烯酰胺共聚并共价键合在硅烷化的含乙烯基团的石英玻片上,制成了可测定乙醇的传感器。乙醇浓度在0％－90％（V／V）范围内,呈良好的线性关系。传感器对乙醇响应迅速,对50％乙醇测定的相对标准偏差为0．98％（n＝10）,传感器用于酒样中乙醇含量的测定,结果令人满意。     

方形渐变空气孔微结构光纤的色散特性分析

提出了一种新型的方形分布渐变空气孔微结构光纤。借助时域有限差分法计算了孔间距取 2.0μm和2.5μm,最小孔直径分别取0.4μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm和1.0μm,从第一层到第五层直径线性递增量分别为0.1μm/层和0.2μm/层的五层渐变空气孔微结构光纤的基模色散曲线图,结果表明渐变空气孔微结构光纤在控制色散的能力上明显优于空气孔不变的微结构光纤,这种光纤的色散曲线在1400~2000 nm波长范围内保持平坦且具有更低的色散量;当渐变空气孔微结构光纤第三层孔的直径取与孔直径不变微结构光纤的孔直径相同,且第一层到第五层孔直径按每层0.2μm的斜率增长时,其色散曲线最低最平坦,色散值保持在30 ps/(km·nm)左右。     

双环芯微结构光纤特性分析

提出了一种由硅-空气孔作包层,两个环状掺杂区作芯的双环芯微结构光纤,并用有限差分法对它进行了分析.结果表明,基模电场能由弱到强地集中在双环掺杂的芯区,且环外较弱,环心最强.在1.55 μm波段,有较大色散,这在光纤色散补偿中将起到重要作用.     

圆形双芯微结构色散补偿光纤的色散特性分析

提出了一种圆形双芯微结构光纤,用频域有限差分法(FDFD),并对其色散特性进行了分析,并与前人提出的六边形双芯微结构色散补偿光纤进行了比较。结果表明:当圆形双芯微结构色散补偿光纤的高折射率区半径保持不变时,改变沿水平直径方向相邻空气洞中心点间的距离和空气洞的直径,能够控制有效模折射率的转折点,并在该处产生较大的负色散。由于圆形双芯微结构色散补偿光纤比六边形双芯微结构色散补偿光纤的有效模折射率对参数变化较为敏感,故前者更易于精确地控制转折点,达到色散补偿的目的。     

矩形点阵微结构聚合物光纤偏振特性研究

采用全矢量平面波方法,以聚合物为基材,研究了矩形点阵微结构聚合物光纤的传输模场和偏振性质.结果发现,矩形点阵微结构聚合物光纤基模两个正交偏振态不再简并,模场呈现类矩形且具有较强的线偏振特性;该光纤模式双折射产生于包层孔结构分布的不对称性,减小包层纵向孔间隔和横向孔间隔之比η值,双折射明显增强,适当调节η,可在更宽频带范围内实现高双折射单模运行.     

双包层掺染料聚合物光纤放大器的增益性能分析

双包层聚合物光纤放大器可以减小染料的热漂白,使用速率方程的方法,给出了一个能够全面描述双包层掺染料聚合物光纤放大器增益性能的模型,模型既考虑了染料三重态能级对速率方程的影响,又考虑了双包层结构对泵浦光的影响,可以在稳态的情况下计算放大器的各种增益性能指标.     

Theoretical Design of Single-Polarization Single-Mode Microstructured Polymer Optical Fibres

Using the full-vector plane-wave expansion method, a kind of PMMA-based polarization-maintaining microstructured optical fibre （PM-mPOF） is theoretically studied. Dependence of the cutoff wavelengths of the two orthogonal polarization states （polarized along the two principal axes of PM-mPOF） on the structure parameters of the fibre is investigated in detail A single-polarization single-mode （SPSM） PM-mPOF working in the visible region is designed and optimized with the result of the maximum SPSM bandwidth of 140nm.     

A New Plastic Optical Fiber Sensor for Oxygen Based on Fluorescence Enhancement

A new method for the detection of low oxygen concentration is proposed here. The system is based on the principle of enhancement of fluorescence yield of tetraphenylporphine (TPP) dye at λ=656 nm when excited by He-Cd laser at λ =441 nm in the presence of oxygen. The sensor head was fabricated by cladding the ARTON fiber core with the poly-4-methy1-1-pentene polymer matrix doped with TPP. The experimental results obtained indicate a good enhancement in the fluorescence when the sensor head is exposed to oxygen. The response was found to be linear and stable in the range of (100 ppm-1%) with the resolution of 0.01%. The sensor response was characterized by studying its response for change in temperature and is discussed below.     

一种新型微结构光纤的设计与数值研究

提出了一种新型双包层结构的微结构光纤(MOF),利用有限元法对其模场面积、损耗及色散系数随波长的变化规律进行了数值模拟与分析,并在相同条件下与传统的双包层MOF作了比较。结果表明,该种光纤不但结构新颖,而且较传统光纤有更优异的色散性能。通过合理优化,设计了几种在500nm波长范围内保持低平色散和较大模场面积的新型双包层MOF。这种光纤结构的提出对以后的理论研究和工艺制备具有一定的参考意义。