1 1.同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804
2 2.同济大学 教育部土木工程先进材料重点实验室, 上海 200092
硼硅酸盐生物活性玻璃具有良好的生物活性和骨传导性, 但大多数生物活性玻璃表现出非线性降解和矿化行为, 矿化性能会随着时间而减缓。电场作为一种外场辅助调节的方法, 能够干预玻璃的离子交换和扩散。本研究利用直流电场干预硼硅酸盐生物活性玻璃的体外矿化, 加快降解较慢阶段中硼硅酸盐生物玻璃的生物活性。将熔融法制备的成分为18SiO2-6Na2O-8K2O-8MgO-22CaO-2P2O5-36B2O3的硼硅酸盐生物活性玻璃浸泡在SBF生理模拟液中, 施加0~90 mA的电流, 研究直流电场对硼硅酸盐生物玻璃降解及体外矿化性能的影响。研究结果表明, 施加电场不仅可以提高硼硅酸盐生物活性玻璃的降解率和离子释放量, 而且有利于玻璃网络水解和表面羟基化, 加速羟基磷灰石的生成。其中失重率比对照组提高了3%~5%, 硼和钙的离子释放量分别较对照组提高了2.3~2.9倍和1.9~2.3倍。对硼硅酸盐生物活性玻璃表面结构分析得出, 暴露在电场下的样品表面生成了磷灰石层。应用直流电场可以提高生物活性玻璃的降解及体外矿化性能, 为提升骨修复效果提供了一种新思路。
硼硅酸盐生物活性玻璃 直流电场 矿化性能 borosilicate bioactive glass DC electric field mineralization property
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室, 长春 130012
为了实现低成本的温度和应变同时测量, 利用光纤熔接机的熔融放电原理制备了基于全单模光纤(SMF)的花生和J型结构级联的马赫-曾德尔干涉仪(CPJS-MZI)。首先利用光纤熔接机的球形程序将两段单模光纤的端面熔成球形, 再将小球熔接到一起形成花生型结构; 然后在距离花生结构15mm处, 将两根单模光纤端面错位一定距离, 对其进行熔接形成J型结构; 最后对所制备的器件进行温度和应变传感性能的测试。实验发现, CPJS-MZI单个干涉峰强度和波长对应的温度灵敏度分别为-0.0125dB/℃和52.9pm/℃, 应变灵敏度分别为0.0152dB/με和-11.44pm/με。结果表明, 基于SMF的CPJS-MZI可利用单峰实现温度和应变的同时测量, 且具有尺寸小、制备容易、成本低等优点, 在同时测量温度和应变传感领域具有潜在应用价值。
光纤马赫-曾德尔干涉仪 花生结构 J型结构 温度和应变同时测量 fiber Mach-Zehnder interferometer peanut structure J-shape structure simultaneous measurement of temperature and strain
1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室，吉林 长春 130012
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室，吉林 长春 130033
为了提高光纤光栅传感器的测量精度及可靠性，实现点式测量，拓宽光纤布拉格光栅(FBG)的应用，本文提出了基于飞秒激光直写扫线技术制备超短FBG。首先，在单模光纤上制备了周期为5.35 μm、长度为53.5 μm的超短FBG，其温度和应力的灵敏度分别为0.011 nm/℃和1.509 nm/N; 然后，用体积分数为4%的氢氟酸对制备超短FBG进行选择性腐蚀，制备出了微通道超短FBG，并研究了它对NaCl溶液的传感特性，其折射率灵敏度为69.11 nm/RIU。结果表明，这种微通道超短FBG具有高重复性、高可靠性、可多参数测量等优点。
飞秒激光刻写 超短光纤布拉格光栅 温度 应力 折射率 femtosecond laser writing ultrashort fiber Bragg grating temperature stress refractive index
1 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室， 吉林 长春 130012
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
应用飞秒激光直写技术刻写了熊猫型双折射光纤布拉格光栅(PF-FBG)。飞秒激光直写技术是将激光焦点聚集到光纤纤芯位置，曝光过程中匀速移动光纤，最终得到周期性的折射率调制区域。PF-FBG具有双折射特性，在波长为1550 nm附近可以得到具有双峰的反射谱结构，因此可用于多传感参数的监控。研究了PF-FBG的温度和轴向应力的传感特性。PF-FBG兼具飞秒激光诱导光栅结构的高温稳定性，在苛刻环境下化学、物理传感方面具有潜在的应用价值。
激光光学 飞秒激光加工 光纤布拉格光栅 传感器 双折射光纤 灵敏度 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 061406
1 中国石油集团渤海钻探工程有限公司博士后科研工作站，天津 300457
2 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春 130012
3 中国石油集团渤海钻探工程有限公司, 天津 300457
设计了一种在单模光纤末端涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成聚合物微腔的探针型光纤法布里-珀罗干涉仪传感器（PFFPI），并对其折射率(RI)和温度传感特性进行了研究。其折射率和温度测量分别是基于消光比变化和波长漂移进行的，同时着重对这个器件的与众不同的折射率传感特性进行了理论分析，该理论分析可用于传感器的设计。传感器同时具有比较高的折射率灵敏度和温度灵敏度，在折射率为1.3625～1.4206 的范围内折射率灵敏度为-180.359 dB/RIU(RIU 表示折射率单元)，在温度为25 ℃~60 ℃的范围内温度灵敏度为355.28 pm/℃。该传感器具有体积小巧和生物兼容性良好等优点，与传统光纤传感器相比其更具优势的应用就是生化活动的检测，如组织培养等。
传感器 光纤传感器 光纤法布里-珀罗干涉仪 聚合物微腔 聚二甲基硅氧烷 探针型 高灵敏度 激光与光电子学进展
2014, 51(5): 050606
