上海电力大学 电子与信息工程学院，上海 201306
为了精确测量溶解氧（DO）浓度，提高传感器灵敏度和稳定性，文章采用改进的溶胶-凝胶技术，以钌（Ru）为荧光指示剂，研制了两种基于荧光猝灭原理的氟化改性干凝胶氧气敏感材料，分别为三氟丙基三甲氧基硅烷/正硅酸四乙酯（TFP-Tri-MOS/TEOS）和三氟丙基三甲氧基硅烷/1，2-双（三乙氧基硅基）乙烷（TFP-TriMOS/BTESE）氟化杂化干凝胶，采用浸渍涂膜法将敏感材料涂覆于塑料光纤表面制备氧气传感探头，并对其不同前驱体配比下的DO传感性能进行研究。实验结果表明，所制备的光纤氧传感探头均具有较好的DO传感性能，且检测下限分别为0.135和0.118 mg/L。与涂覆单一前驱体（TEOS、BTESE和TFP-TriMOS）的光纤氧传感探头相比，基于氟化改性干凝胶的光纤氧传感探头具有更高的线性度，以及更低的检测下限。对氟化改性DO传感探头的稳定性和在不同pH值下的抗干扰能力进行了研究，结果表明，所制备的两种光纤氧传感探头均具有较好的稳定性和抗干扰能力。
光纤传感 氧敏感膜 氟化改性干凝胶 溶解氧 optical fiber sensing oxygen sensitive membrane fluorinated dry gel DO
上海电力大学 电子与信息工程学院, 上海 201306
电力设备的局部放电监测是发现设备的绝缘缺陷、维护电网安全运行的重要手段。文章基于分布反馈(DFB)激光器线宽窄、噪声低、相干长度长等优点, 设计了一种用于局部放电监测的振动传感系统。系统采用粘接在悬臂梁上的DFB激光器作为传感头, 利用光纤迈克尔逊干涉仪将DFB激光器波长变化转换为干涉仪的输出光强变化, 采用相位生成载波(PGC)算法进行局部放电信号解调。设计并仿真分析了悬臂梁的振动响应特性, 得到其一阶谐振频率为876Hz。研究了迈克尔逊干涉仪臂长差与系统灵敏度的关系。实验选取脉冲点火器作为局部放电源进行放电检测, 验证了系统用于局部放电检测的可行性。结果表明, 该系统能够检测到800~900Hz放电信号, 灵敏度可达-74.67dB re rad/Pa。
局部放电 DFB激光器 光纤迈克尔逊干涉仪 PGC解调算法 partial discharge DFB laser fiber optic Michelson interferometer PGC demodulation algorithm
1 上海电力大学 电子与信息工程学院，上海 200135
2 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
短相干激光光源在进行高精度的干涉测量时，可以消除被测光学元件前后表面反射形成的杂散光，是低相干干涉仪的理想光源。针对低相干干涉应用对光源的需求，依据速率方程和激光调制特性对射频调制下的短相干半导体激光器光谱特性进行了理论研究。搭建了短相干光源系统，研究了半导体激光器斜率效率
$ \eta $![]()
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、偏置电流
$ {I_b} $![]()
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、射频信号频率
$ {f_m} $![]()
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和幅度
$ {A_m} $![]()
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对其相干长度的影响。实验结果表明，斜率效率大的半导体激光器更有助于短相干特性的实现，随着调制信号频率和幅值增加，工作在阈值附近的激光器相干长度随之降低，该系统在
$ {I_b} = 1.3{I_{th}} $![]()
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、
$ {f_m} = {\text{950\;MHz}} $![]()
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、
$ {A_m} = {\text{19\;dBm}} $![]()
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的条件下获得了相干长度为90
$ {\text{μm}} $![]()
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的短相干光源。并成功应用于斐索干涉仪上，获得了对比度
$ K = 0.931\;8 $![]()
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的清晰干涉图像，与现有短相干光源相比，对比度提高了约51.1%，实现了对平行平板玻璃面形的测量。
红外与激光工程
2023, 52(4): 20220553
1 上海电力大学电子与信息工程学院，上海 201306
2 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
山药是一种富含多种物质的中药材，确保山药的安全使用具有重要的意义。使用Gaussview/Gaussian09w软件对农药倍硫磷、三唑磷和福美双进行理论计算，结合农药标准溶液的表面增强拉曼光谱（SERS），确定了三种农药的拉曼特征峰。利用自组装共聚焦显微拉曼光谱仪，以金纳米溶胶作为SERS的增强基底，对中药材山药中倍硫磷、三唑磷、福美双农药残留进行了研究。实验优化了待测农药、盐酸、金溶胶粒子体积配比。实验结果表明：倍硫磷农药的拉曼谱峰带在717，1050，1221 cm-1附近，最低检测限达到1 mg?L-1，且在5~15 mg?L-1范围内的拉曼峰强度与倍硫磷浓度的线性度（R）为0.9762；三唑磷的拉曼谱峰带在611，978，1001，1321，1408，1597 cm-1附近，最低检测限达到1 mg?L-1，在5~9 mg?L-1范围内的R为0.9087；福美双的拉曼谱峰带在556，865，1146，1506 cm-1附近，最低检测限达到0.1 mg?L-1，且在0~20 mg?L-1范围内的R为0.9905。以金纳米溶胶作为SERS增强基底的拉曼光谱检测技术有望实现对中药中农药残留的现场快速检测。
成像系统 表面增强拉曼光谱 拉曼特征峰 金纳米粒子 农药残留 拉曼光谱仪 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0417001
上海电力学院电子与信息工程学院, 上海 200090
应变和温度的改变能够使光纤布拉格光栅(FBG)反射波的中心波长产生漂移,FBG与超磁致伸缩材料的结合可以用于测量电流,但是温度和应变的交叉敏感严重影响测量电流的精度。神经网络具有强大的非线性映射能力,能够自适应地发现传感器的内部规律,从而对温度进行有效补偿。针对神经网络容易陷入局部极小值的问题,采用遗传算法优化神经网络的权值和阈值,以在全局范围内更快速、准确地找到权值和阈值的最优解。针对样本较少的问题,采取K折交叉验证的方法提高网络预测的可靠性。经实验验证,优化的神经网络对电流预测的均方误差为0.0038,提高了FBG电流传感器的测量精度。
光纤光学 电流传感器 温度补偿 神经网络 遗传算法 K折交叉验证 光学学报
2017, 37(10): 1006001
上海电力学院电子与信息工程学院, 上海 200090
应变和温度等外界因素的变化会使光纤布拉格光栅(FBG)反射波的中心波长发生漂移。在应变传感测量中，根据中心波长的漂移量无法直接得到对应的应变量，这种应变和温度交叉敏感的问题严重制约着FBG传感器的测量精度和应用，阻碍了传感监测技术的实用化。为了消除温度的影响，各国研究人员根据不同算法、材料、封装结构等提出了多种解决方案。根据对温度的不同处理方法，将这些解决方案分为温度分离法和温度补偿法，并分析了每种方法的优缺点。
光纤光学 光纤布拉格光栅 温度补偿 波长漂移 交叉敏感 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 040006
上海电力学院电子与信息工程学院, 上海 200090
对于全光纤电流传感器，如何进行温度补偿一直是国内外研究的难点和重点。进行合理的温度补偿也是将全光纤电流传感器推向实用的必要措施。先用实例和数据说明温度对全光纤电流传感器性能的影响，再在分析全光纤电流传感器结构和原理基础上，分别阐述了各因素受温度影响的机理并给出了最新的研究进展，最后从效果和实用化两方面分析了各种温度补偿方法的优劣，最终可以得出：单一控制某个因素对全光纤电流传感器性能的影响是不理想的，控制多个影响因子并在最终的输出端进行数据处理的方法能达到更理想的温度补偿效果，使全光纤电流传感器的输出更精确、更稳定。
光纤光学 全光纤电流传感器 温度补偿 精度 稳定性 激光与光电子学进展
2014, 51(12): 120005
上海电力学院电子与信息工程学院, 上海 200090
电力系统计量和继电保护对电流传感器技术的要求越来越高，传统的电磁式互感器已经不能满足要求。自从光纤电流传感器问世以来，主要研究集中在如何减小双折射和温度对传感器性能的影响。从光纤电流传感技术的原理着手分别阐述了光纤电流传感领域的研究现状、新技术、新发现以及发展前景等内容，并进行了综合分析、归纳整理，详细介绍了光纤电流传感器的研究进展。
光纤光学 光纤电流传感 磁光效应 磁致伸缩效应 超磁致伸缩材料 光纤布拉格光栅 激光与光电子学进展
2014, 51(10): 100002
上海电力学院 电子与信息工程学院,上海200090
实验研究了具有pn结结构的碲镉汞光电二极管的双光子吸收.激发光源采用了皮秒红外脉冲激光.尽管入射光子能量仅为碲镉汞材料带隙的60%左右, 在光电二极管两电极端仍然观察到了显著的光伏响应信号.利用线性关系拟合双对数坐标系下光伏响应与入射光强的关系, 发现两者呈现二次幂函数增强趋势, 表明这种光伏响应是一种典型的双光子吸收过程.通过调节光电二极管两端的反向偏压, 空间电荷区内的双光子吸收系数可比耗尽层外的强致130倍, 这种双光子吸收系数的场致增强现象可归因为双光子吸收的FK效应所致.对比空间电荷区内外双光子吸收产生的光生载流子数量, 证实空间电荷区内的双光子吸收会强烈地影响器件的光伏响应.
碲镉汞 双光子吸收系数 光伏响应 HgCdTe two-photon absorption coefficient photovoltaic-response
上海电力学院计算机与信息工程学院， 上海 200090
利用塑料光纤作为传感和传光器件，以高亮度经正弦信号调制的蓝光LED为光源，基于倏逝波吸收原理进行葡萄糖浓度传感。实验研究了U形、双锥形、螺旋形传感头对不同质量浓度葡萄糖溶液的传感特性，实验结果为螺旋形传感头的灵敏度最高。螺旋形传感头的透射光功率与葡萄糖质量浓度之间呈线性关系，线性系数为0.986，系统的灵敏度为0.1 μg/mL。实验还对螺旋形传感头在质量浓度分别为0 mg/100 mL和25 mg/100 mL葡萄糖溶液中透射光功率的重复性进行了测试，在5个循环内实验结果具有重复性。
传感器 葡萄糖 塑料光纤 倏逝波
