表面膜层参数对长周期光纤光栅特性的影响

采用严格的耦合模理论建立了表面涂覆弱吸收薄膜长周期光纤光栅（LPFG）的理论模型，用微扰法对复数超越特征方程进行了求解。研究发现，对应某一膜厚，存在一折射率范围，有效折射率的变化和谐振波长偏移特别明显；但消光系数对有效折射率和谐振波长的影响则很小。从功率密度分布曲线可看出低阶奇次包层模式与纤芯模式的耦合要强于低阶偶次包层模式与纤芯模式的耦合，消光系数引起的功率损耗较小。薄膜折射率对透射谱的变化（幅度和谐振峰偏移）影响很大；消光系数对谐振峰偏移影响很小，对谐振峰幅度的影响与具体的薄膜折射率有关。结果表明，敏感薄膜折射率和消光系数与传感器的灵敏度高低有直接关系，传感器的结构优化非常必要。     

利用4400系统构造具有光学多道分析功能的信号处理系统

基于4400系统,通过引入光电二极管列阵作为传感器,构造了具有光学多道分析功能的信号处理系统。利用该系统对实际的激光空间分布进行了描绘,给出了高斯场分布的相应参数。通过进一步观测p偏振光在K9玻璃上下表面反射光强比(γ)的角度调制曲线,获得了玻璃表面层的光学参数。实验结果表明,该系统测量精度高,可应用在激光时间信号及空间场分布的表征与测量领域。     

基于p偏振光双面反射的薄膜传感器光学参数的优化

ｐ偏振光在镀膜平板玻璃上、下表面反射光强比γ的角度调制曲线的性状与膜层光学参数密切相关。分析了γ与膜层折射率、消光系数及膜厚的相对梯度随光参数变化的着急为基于ｐ偏振光双面反射的薄膜传感器选择最佳参数提供了理论依据,计算表明该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达１０＾－７。对不同工艺条件下得到的溶胶－凝胶ＳｎＯ２膜进行光学参数测定及初步气敏实验,结果表明ｐ偏振光双面反射可作为高灵敏度光化学传感器的     

紫外波段有机染料DMT掺杂SiO2薄膜的光谱特性

本文采用溶胶 凝胶法合成了紫外波段有机染料DMT掺杂SiO2 薄膜和块体材料 薄膜中掺杂浓度高达 1 2 4× 1 0 - 2 mol/L ,块体材料浓度掺至 1 5× 1 0 - 3mol/L 由于SiO2“笼”的束缚作用 ,在荧光光谱中未观察到荧光猝灭现象 ;由于SiO2 “笼”的极化作用 ,370nm的发射峰较其在环己烷中发生了 34～ 44nm左右的红移 ;580～ 590nm的发射峰的量子效率比 370nm的发射峰略高     

Long-Period Fibre Grating Thin Film Sensors Based on Cladding Mode Coupling

Based on a method of rigorous vector-field analysis, a numerical model of triple-clad long-period fibre grating is established. The vector components of the electric field for the HE11 cladding mode are plotted to study the field distribution of the cladding mode. The local intensity curves of the first six l= 1 cladding modes are also given. It is found that the low-order HE modes have a larger proportion of intensity localized in the core than the low-order Eli modes, just like the double-clad LPFG. Further, the coupling constant between the core mode and the cladding mode is analysed. The results show that the coupling constant of the low-order HE increases monotonously when the mode number becomes larger, and it varies monotonously with the film thickness except for a certain specific region.     

镀膜光纤光栅应用与发展

镀膜光纤光栅(CFG)是近年来光通信、光传感应用领域的研究热点,以其优异的光学特性和调节灵活的设计而使其具有诱人的应用前景.对镀膜光纤光栅的结构和理论特性作一简要的介绍,给出镀介质膜和金属膜的光纤光栅计算模型,重点阐述镀膜光纤光栅在传感和通信领域中的应用,对镀膜光纤光栅的发展方向作进一步展望.     

Sb∶SnO2/SiO2纳米复合薄膜的光学及气敏特性

采用溶胶 凝胶 (sol gel)工艺制备了Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜。通过原子力显微镜 (AFM )观察了薄膜样品的表面形貌 ,利用紫外 可见光谱 ,p 偏振光反射比角谱研究了复合薄膜的光学特性。结果表明 ,薄膜中的晶粒具有纳米尺寸 (～ 35nm)的大小 ,比表面积大 ,孔隙率高 ;薄膜的透光率高 ,可见光波段近 95 % ;其光学禁带宽度约 3 6 7eV。因此Sb∶SnO2 /SiO2 纳米复合膜可作为气敏薄膜的理想选择。通过对三种不同的气体C3 H8,C2 H5OH及NH3气敏特性的测试表明 ,Sb掺杂大大提高了SnO2 薄膜对C2 H5OH的灵敏度 ,纳米Sb∶SnO2 /SiO2 复合膜的气敏灵敏度高于纯SnO2 薄膜及Sb掺杂的SnO2 薄膜     

长周期光纤光栅气敏薄膜传感器结构优化

基于三包层长周期光纤光栅模型,研究了包层表面涂覆一层溶胶凝胶气敏薄膜的长周期光纤光栅化学传感器的灵敏度Sn与薄膜光学参量(折射率n3和厚度h3)和光纤光栅结构参量(光栅周期、折变量和光栅长度)之间的关系。采用最优化数值方法,找到了获得高灵敏度所需的最佳膜层光学参量和光栅结构参量。理论计算表明,该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达10-8。实验上制作了对乙醇气体敏感的传感器,并证实了传感器结构优化的必要性。     

新型高灵敏长周期光纤光栅溶胶凝胶气敏传感器

通过在长周期光纤光栅包层外涂覆一层溶胶凝胶气敏薄膜,设计了一种新型高灵敏光气敏传感器,折射率分辨率高达10-8.研究了传感器灵敏度随薄膜参数与光栅参量的变化关系,给出了高灵敏度所需的最佳参数设计范围.实验上成功制作了镀膜光纤光栅乙醇传感器.     

Optical humidity-sensitive mechanism based on refractive index variation

A novel composite model is put forward for humidity-sensitive material based on Maxwell-Garnett and effective medium theory. The analytical expression of the relation between effective refractive index and relative humidity is shown with different absorption factors and porosities. The larger the absorption factor is, the higher the refractive index is. The refractive index of humidity-sensitive SiO2 film decreases with the increase of ceramic material porosity. The sensitivity of optical humidity sensor can reach the magnitude of 10-3. In comparison with the experimental humidity-sensing curve by the method of p-polarized reflectance and the analysis of mechanism, theoretical simulation is in agreement with experimental results. Therefore, this composite model is proved to be reasonable which lays new theoretical foundation in further research on optical humidity sensor.