基于保偏光纤和LPFG的Sagnac环温度及环境折射率双参量光纤传感器研究

报导了一种基于级联保偏光纤(PMF)和长周期 光纤光栅(LPFG)的Sagnac环温度和环境折射率双参 量传感器。在Sagnac干涉环内级联PMF和LPFG,LPFG的双折射效应使得Sagnac干涉的相位差 受环境折射率调 制。所提出的双参量传感器的透射光谱中,由LPFG形成的透射峰和Sagnac干涉形成的干涉峰 对温度和环境折射 率各自具有不同的灵敏度,通过对两者特征峰波长漂移量的测量就可实现对温度和环境折射 率的同时传感。实验上 搭建了温度和环境折射率双参量测试装置,采用波长解调方法,受光源功率波动的影响小, 温度灵敏度为1.2nm/℃; 环境折射率灵敏度为15nm/RIU。该双参量传感方案解决了温度和环 境折射率的交叉敏感问题,结构简单,采用金 属板凹槽结构进行封装有效地保护了LPFG,在生物传感和化学传感等领域具有广阔的应用前 景。     

基于二氧化钒宽、窄带可切换的双功能超材料吸收器研究

本文提出了一种宽、窄带可切换的双功能超材料吸收器.在超材料吸收器的结构中,引入了相变材料二氧化钒(VO2),仅利用单个可切换超表面就能实现不同的功能,其不同功能之间的相互转换通过VO2绝缘态和金属态之间的可逆相变特性实现.当VO2处于金属态时,设计的结构可以看作一个超材料宽带吸收器.仿真结果表明,在1.55THz至2....     

基于长周期光纤光栅和ZigBee组网技术的无线溶液折射率传感网络

阐述了一种基于长周期光纤光栅和Zig Bee组网技术的无线溶液折射率传感网络。整个系统包括了传感节点、路由节点、协调器和中心计算机几个部分。传感节点部分,设计了一种基于强度调制型的低成本的长周期光纤光栅溶液折射率传感器,其中包括了长周期光纤光栅和一种特殊结构的封装。同时,设计了传感器的驱动板,包括激光二极管及其驱动电路、光电探测电路。利用损耗峰两侧近似线性的特性,通过测量单侧损耗峰半峰处固定波长光功率的变化实现了折射率传感。系统搭建了基于Zig Bee的自组网系统,并且实现了实时的多点的溶液折射率监测。测量了折射率为1.3347~1.3418的氯化钠溶液,分辨率为0.0001,最大误差为0.0004,平均误差为0.00015。所述系统提供了一种将光纤传感器应用于无线传感网络的方案,其优势在于可以大面积铺设大量低成本传感器并组网,方便地增减传感节点,实现了大范围、多点、高分辨率的环境监测。     

Wideband switchable dual-functional terahertz polarization converter based on vanadium dioxide-assisted metasurface

The terahertz technology has attracted considerable attention because of its potential applications in various fields.However,the research of functional devices,including polarization converters,remains a major demand for practical applications.In this work,a reflective dual-functional terahertz metadevice is presented,which combines two different polarization conversions through using a switchable metasurface.Different functions can be achieved because of the insulator-to-metal transition of vanadium dioxide(VO₂).At room temperature,the metadevice can be regarded as a linear-to-linear polarization convertor containing a gold circular split-ring resonator(CSRR),first polyimide(PI)spacer,continuous VO₂ film,second PI spacer,and gold substrate.The converter possesses a polarization conversion ratio higher than 0.9 and a bandwidth ratio of 81%in a range from 0.912 THz to 2.146 THz.When the temperature is above the insulator-to-metal transition temperature(approximately 68℃)and VO₂ becomes a metal,the metasurface transforms into a wideband linear-to-circular polarization converter composed of the gold CSRR,first PI layer,and continuous VO₂ film.The ellipticity is close to-1,while the axis ratio is lower than 3 dB in a range of 1.07 THz-1.67 THz.The metadevice also achieves a large angle tolerance and large manufacturing tolerance.     

基于嵌套三角形包层结构负曲率太赫兹光纤的研究

设计了一种新型负曲率太赫兹光纤,光纤由六条均匀分布在包层内部并嵌套等边三角形结构的包层管组成.通过改变包层管和三角形边的厚度来研究负曲率光纤的有效模场面积、纤芯功率比、限制损耗、色散等性能.当包层管和三角形厚度为90μm时,光纤的限制损耗在2.36 THz时可以达到0.005 d B/cm,当频率范围在2.1—2.8 THz时,色散系数在±0.19 ps/(THz·cm),纤芯功率比达到了99%以上,并且拥有较好的有效模场面积.进一步,将包层管和三角形边厚度保持在90μm不变,调整三角形边的弯曲程度,继续研究以上性能,结果表明在内弯曲的状态下可以将限制损耗降低60%.该工作为高效率、高性能的太赫兹光纤提供了合理的结构设计以及理论分析.     

一种小型化的低能量、高重频激光诱导击穿光谱系统用于铅元素分析（英文）

研制了一款小型化的激光诱导击穿光谱系统.光源采用低能量、高重频的二极管泵浦固体Nd:YAG激光器,分析了激光重频和激光能量对光谱信号的影响.激光器工作在重频4kHz、单脉冲能量为745μJ、脉宽为17ns时,得到了7条铅元素的特征谱线.与单脉冲激光诱导击穿光谱系统相比,不仅特征谱线数量增加,光谱的信噪比也提高了73%。简化的系统设置和低的激光能量使得激光诱导击穿光谱技术能够应用于更多领域.     

太赫兹人工表面等离子体共面激发与高Q传感

本文提出使用单层光栅超表面结构耦合的方式实现太赫兹人工表面等离子体激元（SSP）共面激发,克服了通过介质耦合器在实际应用时需要反射测量等缺点。在单层金属结构上同时构造周期性光栅和太赫兹SSP复合结构,当太赫兹波垂直入射时,可实现光栅波矢和SSP波矢相匹配,激发SSP模式,在透射谱中可以产生高Q值谐振峰,其Q因子可以达到1 923。分析了结构参数对光栅耦合超表面透射谱以及色散特性的影响。基于该结构透射谱中的高Q谐振峰进行传感研究,在谐振中心频率为0.22 THz时,实现传感灵敏度为67 GHz/RIU。本文所提出的光栅耦合超表面复合结构仅使用单层超表面结构实现了太赫兹SSP模式的激发以及高Q传感,在诸多实际应用领域具有较大的研究潜力。     

基于介质超表面角度复用的太赫兹增强吸收谱

利用太赫兹波段独特的指纹谱可以实现有机大分子的快速检测识别,然而微量物质的太赫兹吸收谱测量仍非常有挑战性。本文针对微量有机物,提出了一种基于介质超表面角度复用的太赫兹吸收谱增强检测方案。其中超表面衬底和十字单元结构均为高阻硅,具有高Q谐振特性。不同太赫兹波入射角对应的超表面响应曲线上的谐振峰频率可覆盖0.50～0.57 THz。超表面上覆盖0.5～2.5μm乳糖薄膜作为待测物时,各入射角度对应的谐振峰幅度随待测物的吸收谱大幅度改变,其包络线组成的吸收谱峰值比没有十字单元结构时最多增强可达82.59倍。仿真结果表明该介质超表面经过角度复用可在宽带范围内有效增强太赫兹吸收谱,经过优化设计可用于检测不同特征峰微量有机物质。