1 大连理工大学物理与光电工程学院， 辽宁 大连 116024
2 大连理工大学土木工程学院， 辽宁 大连 116024
光热效应是激光与生物组织相互作用时发生的重要效应之一，但其产生、传输和作用机理尚不十分清晰。激光辐照生物细胞时，温度是衡量其作用效果的重要参数，生物细胞中温度的变化间接反映了细胞的多种物理特性，在临床应用中有重要作用。建立了激光辐照生物细胞时的数值模拟模型，通过热传输方程，运用有限元软件模拟并分析了激光辐照生物细胞时的热累积现象。拟合并分析了不同斩波周期下生物细胞的温度变化过程，并拟合出斩波周期为0.1 s、辐照时间为0.2 s时出现的两次温升、两次温降方程。实验结果表明只有当斩波频率达到一定值时才会出现热累积现象；同一激光辐照细胞热模型到达的最高温度与激光的斩波频率有关，激光斩波频率越高，所产生的光热效应越低。
生物光学 光热效应 热累积 有限元软件 斩波频率 光学学报
2015, 35(s1): s117001
1 大连理工大学物理与光电工程学院， 辽宁 大连 116023
2 大连理工大学建设工程学部， 辽宁 大连 116023
研究了一种基于高精度气体HCN吸收池为波长参考和以扫描激光器为光源的波长查询系统，并通过多通道高速同步数据采集卡实现6通道传感信号的同步采集。系统中通过定位最大间隔谱线位置的方法，实现了吸收池其它谱线位置的快速、高精度定位，从而实现扫描波长的高精度、实时标定，解决可调谐光纤法布里珀罗(F-P)滤波器的电压波长非线性关系对系统测量精度的影响。采用该系统对光纤光栅传感器的波长解调实验表明，波长的测量分辨率达到1.6 pm，长期波长测量重复性达到3.4 pm，该系统能够实现高精度波长查询。
传感器 扫描光纤激光器 气体吸收池 波长定位 波长查询
1 大连理工大学土木水利学院海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 大连理工大学物理与光电工程学院, 辽宁 大连 116023
给出了一种基于均方误差估计的非本征光纤法布里-珀罗(EFPI)传感器的腔长解调算法。在参量估计方面, 均方误差将估计子的方差和偏差结合在一起, 具有更高的估计精度和准确度。如果给出某一个真值的一系列估计子, 则具有最小均方误差的估计子比其他估计子更为有效。在非本征光纤法-珀传感器的腔长解调方面, 则实际腔长对应于腔长均方误差估计取最小值时的腔长估计子。对一个非本征光纤法-珀压力传感器的测试结果表明, 腔长解调分辨率为0.18 nm, 对应的压力分辨率可达2.99 kPa。与传统的解调算法相比, 通过该算法可在较宽的动态范围内获得高的解调分辨率, 并实现绝对腔长的解调。
非本征光纤法布里-珀罗传感器 解调 均方误差 估计子 压力
1 大连理工大学物理与光电工程学院, 辽宁 大连 116023
2 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116023
研究制作了基于宽谱光源的光纤传感波长解调系统, 以多光纤光栅作为波长参考基准、采用可调谐光纤法布里-珀罗(F-P)滤波器作为波长扫描器件。系统中采用三次多项式拟合的方法对滤波器锯齿波的扫描电压与透射波长关系曲线进行非线性拟合, 解决可调谐光纤F-P滤波器的电压—波长非线性关系对系统测量带来的较大误差问题, 实现波长的高精度解调。采用五光纤光栅做波长参考, 单根光纤光栅传感器的解调实验结果表明：待测光纤光栅布拉格波长短期测量分辨率为3.5 pm, 长期测量稳定性为7 pm。采用该系统对光纤非本征法布里-珀罗干涉型(EFPI)应变传感器的测试结果表明, 测量应变灵敏度为2.41 nm/με, 并且应变和波长之间存在良好的线性关系, 线性相关度达到0.99991。
波长解调 三次多项式拟合 可调谐光纤F-P滤波器 光纤光栅
1 大连理工大学物理与光电工程学院, 大连 116024
2 辽宁师范大学物理与电子技术学院, 大连 116029
3 大连理工大学材料科学与工程学院, 大连 116024
讨论了激光退火工艺参量对镱铒共掺Al2O3薄膜表面形貌和退火均匀性的影响。薄膜样品被置放于衰减扩束透镜的3倍焦距位置时,薄膜上8 mm半径区域内近似均匀退火;退火时间为32 s时,表面形貌与退火前基本相同。阈值退火功率为5 W,最佳退火功率为20 W。对相同工艺制备的镱铒共掺Al2O3薄膜分别进行CO2激光退火和热退火处理,光致发光(PL)谱测量表明,前者峰值强度比后者强10倍以上,并且热退火光致发光强度随抽运功率增加出现饱和、下降,而激光退火近似随抽运功率单调线性增强。
薄膜光学 镱铒共掺Al2O3薄膜 激光退火 表面形貌 退火均匀性
介绍了一种基于非本征F-P腔的干涉/强度调制型光纤温度传感器。宽谱光源发光二极管(LED)发出的光经过2×2耦合器C1传给F-P传感头,传感头返回光信号再次经过耦合器C1及C2后分成两路,一路直接传给光电探测器D1,另一路经过窄带滤光片再传给D2,光信号经光电转换及放大后由计算机采集处理。给出了采用不同谱宽的两路光信号进行自补偿运算和温度测量的理论模型,并简单分析了影响这一温度传感器长期稳定性的原因。实验中利用Levenberg-Marquardt非线性拟合得到与理论模型符合很好的温度定标曲线。该传感器在20～200℃量程内,温度变化最小分辨率达到0.1℃,长期测量精度达到±0.2℃。
光纤光学 光纤温度传感器 F-P腔 干涉/强度调制 自补偿
提出了一种新的白光非本征法布里珀罗干涉(EFPI)光纤传感系统的干涉谱处理方法,在白光法布里珀罗干涉光纤传感系统中,一个中心波长为850 nm的发光二极管(LED)作为宽谱光源,HR2000高分辨力微型光谱仪用来测量返回的干涉光谱。通过跟踪干涉光谱中的特定谱峰点,法布里珀罗干涉传感器的腔长值可以被解调出来。应用反向传播神经网络,解决了单峰测量方式的级次模糊问题。反向传播神经网络能够分辨出干涉谱中不同谱峰的干涉级次,因而可以进行多个谱峰的连续跟踪。从而实现了高精密度、大动态范围的测量。进行了基于这种干涉谱处理方法的白光法布里珀罗干涉传感系统的应变测量实验。利用该传感系统实现了精密度达0.1 με,500 με范围的应变测量。
光学测量 光纤传感器 白光干涉 非本征法布里珀罗干涉仪 反向传播神经网络 应变
采用以单片机为核心的控制电路和PID控制算法,对SLED的温度和驱动电流进行高精度的控制,使工作温度可在0℃～30℃设定范围内稳定到±0.01℃以内,驱动电流在20mA～200mA设定范围内可稳定在±0.02mA以内,满足了光纤传感系统对光源光谱分布和输出功率稳定性的需要.
超亮度发光二极管 恒温 恒流 单片机 PID
