1 深圳大学 物理与光电工程学院，广东 深圳 518060；深圳大学 深圳光纤传感网技术工程实验室，广东 深圳 518060
2 深圳大学 物理与光电工程学院，广东 深圳 518060；深圳大学 深圳光纤传感网技术工程实验室，广东 深圳 518060；香港中文大学（深圳），广东 深圳 518000
光纤表面等离子体共振(SPR)传感器结合了光纤传感器的微型化、可在线传输、易操作和SPR生物检测技术的高灵敏、高选择性、免标记等优势，是当前免疫学生物传感器的研究热点。但传统多模光纤SPR传感器的信号在远距离传输中易损耗、失真。文中提出了一种单模-无心-单模光纤型SPR传感器，能有效减小信号传输中的损耗与失真，且适合与当前的光纤网络衔接。为了消除传感器中的干扰信号，改变无心光纤的芯径，采用去除背景干扰，高斯拟合等方法，最终选取了具有芯径为61.5 μm无心光纤的此类传感器，并从中提取出了有效的SPR光谱信号。传感器的灵敏度为1153.40 nm/RIU，分辨率为1.70×10?4 RIU。此类光纤生物传感器的成功开发，为智慧医疗、远程医疗提供了一种新的思路。
光纤SPR传感器 折射率 多模干涉 optical fiber SPR sensor refractive index multimode interference 红外与激光工程
2020, 49(12): 20201055
1 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室深圳市传感器技术重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳市进出口检验检疫局, 广东 深圳 350007
3 福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室福建省光子技术重点实验室, 福建 福州 350007
本文提出了基于光谱扫描技术的非机械扫描的表面等离子体共振(SPR)传感技术,采用白光为SPR激发光源,通过单色仪控制入射光的波长实现光谱寻址,在保证灵敏度和动态范围的同时,使系统在整个动态范围内具有较好的线性,简化了传感器结构.理论分析了光谱扫描SPR传感技术的灵敏度和动态范围,搭建了实验系统,并测量了不同浓度的酒精水混合溶液的SPR信号变化.结果表明:系统折射率测量范围为1.30-1.38,灵敏度可达3.1×105RIU.
表面等离子体共振 表面等离子体共振成像 传感器 波长寻址 SPR SPR imaging sensor wavelength addressing
1 深圳大学 机电与控制工程学院，广东 深圳 518060
2 深圳市传感器技术重点实验室，广东 深圳 518060
提出了一种新型激光外差干涉椭偏测量术用于实现纳米级精度的薄膜厚度测量。采用偏振光p和s分量透射比、反射比、反射相移、透射相移共同表征非偏振分光镜(NPBS)的退偏效应，建立了相应的误差模型，从而研究了多层介质膜NPBS的退偏效应和方位角对椭偏参数误差的影响。研究结果表明，由环境温度、入射角和光束偏振态的变化引起的NPBS退偏参数的漂移对椭偏测量精度影响很大，且无法通过标定来降低。为实现纳米级测量精度，NPBS的对准误差需要控制在0.1°以内。相对而言，用于合光的NPBS方位角误差对测量精度影响较大，NPBS所导致的膜厚测量总误差约为1.8～2.5 nm，说明NPBS是马赫曾德尔干涉式椭偏仪的一个不可忽视的误差源。
椭偏测量 干涉式椭偏仪 非偏振分光镜 膜厚测量 退偏效应 方位角误差 ellipsometry interferometric ellipsometer film thickness measurement nonpolarizing beam splitter depolarization effect misorientation angle 光学 精密工程
2012, 20(11): 2373
1 深圳大学机电与控制工程学院, 广东 深圳 518060
2 深圳市传感器技术重点实验室, 广东 深圳 518060
除了激光源、偏振分光镜（PBS）和波片等偏振器件之外，非偏振分光镜（NPBS）也是外差干涉仪中重要的非线性误差源。研究了多层介质膜NPBS的退偏效应和方位角对非线性误差的影响。采用p、s分量透射比、反射比、反射相移和透射相移共同表征NPBS的退偏效应，并逐项分析了其非线性误差模型。如果入射光束为理想线偏振光，则只有NPBS的反射相移和透射相移影响测量精度。如果入射光束存在偏振椭圆化和非正交，则NPBS的方位角、透射比和反射比、相移等参数的变化都会引入非线性误差，误差曲线的斜率受椭圆率和非正交角的影响。因此选用不同的激光源，同一个NPBS产生的非线性误差大小不同，一般可达几个纳米量级。为了实现纳米/亚纳米级精度的外差干涉测量，选择性能稳定的NPBS，特别是NPBS退偏效应与激光源输出偏振态之间的匹配非常重要。
测量 外差干涉仪 非线性误差 非偏振分光镜 退偏效应 方位角误差 光学学报
2012, 32(11): 1112008
1 深圳大学机电与控制工程学院
2 物理科学与技术学院，广东 深圳 518060
研究了一种采用横向塞曼激光器并且没有任何运动部件的外差干涉椭偏测量系统。由非理想的激光源、偏振分光镜等器件所产生的非线性误差，是影响纳米测量精度的主要因素。采用琼斯矢量法，分析并建立了光学系统寄生虚反射所引入的误差模型，讨论了虚反射对误差漂移的影响。在不考虑其它误差因素的前提下，同一光路内部产生的同频率虚反射波对测量结果没有影响；而不同频率的参考光束与测量光束之间的交叉虚反射所产生的膜厚测量误差为亚纳米量级。讨论了消除和抑制虚反射误差的方法。
光学测量 干涉椭偏术 非线性误差 寄生虚反射 薄膜测量 optical measurement interferometric ellipsometry nonlinear error parasitic ghost reflection films measurement
1 深圳大学物理科学与技术学院, 广东 深圳 518060
2 深圳大学电子科学与技术学院, 广东 深圳 518060
提出了一种基于在折射率引导型光子晶体光纤(PCF)中填充高折射率温度系数液体的新型折射率型光纤温度传感器。通过建立理论模型, 设定入射波长和材料参数及完美匹配层边界条件, 采用全矢量有限元法对六角形结构排列的折射率引导型光子晶体光纤的温度特性进行了分析。研究表明, 在空气孔中填充液体乙醇, PCF模场分布随着温度变化明显, 其有效折射率和限制损耗都随着温度升高而减小。相同的孔间距, 占空比越大, 输入波长越长, 有效折射率和限制损耗受温度影响越大。当波长为1500 nm, 占空比为0.7, 温度从-20 ℃升至70 ℃时, 限制损耗从3.5×102 dB/m减小到22 dB/m。
光纤光学 光纤传感 光子晶体光纤 温度传感器
1 深圳大学机电与控制工程学院, 广东 深圳518060
2 深圳大学物理科学与技术学院, 广东 深圳518060
研究了一种采用声光调制器实现的透射式外差干涉椭偏(IE)测量系统。实验测量了单层透明ITO膜, 膜厚和折射率测量误差分别达到4 nm和6％。除了激光源和偏振器件之外, 分光镜也是重要的非线性误差源。研究了分光镜(BSs)退偏效应和方位角对椭偏测量误差的影响。采用琼斯矢量法推导出误差理论模型, 并数值计算了误差随分光镜光学参数和方位角的变化规律。计算结果表明, 由此引入的膜厚测量误差可达数纳米量级, 且与方位角误差近似成线性关系。退偏效应和方位角误差引入的非线性测量误差是互相关的, 不能通过移出被测样品的标定过程来完全消除。为了达到亚纳米级测量精度, 需要控制分光镜方位角误差在0.01°以内。根据分光镜退偏参数与非线性误差的关系, 可以设计或选择合适的分光镜。
测量 干涉椭偏术 分光镜 非线性误差 退偏效应 方位角误差
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光及光电子工程研究所,天津,300072
2 深圳大学师范学院物理系,广东,深圳,518060
3 深圳大学理学院,广东,深圳,518060
根据几何光学原理,推导出转镜-振镜扫描系统物镜前振镜上光斑移动速度的解析表达式.系统本身的结构特点是产生扫描非线性和非对称性的根源,并会引起图像畸变.对设计的40面,半径40mm,转速为23437.5r(min-1的转镜-振镜系统的数值计算结果表明,行扫描中最大速度差约为6m.s-1,时间对称中心从32μs改变到约30.7477μs.此结果可作图像畸变修正的参考.
转镜-振镜二维扫描 非线性扫描 非对称性扫描 光斑
