Author Affiliations
Abstract
1 College of Optical and Electronic Technology, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
2 College of Materials and Chemistry, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
The pandemic of respiratory diseases enlightened people that monitoring respiration has promising prospects in averting many fatalities by tracking the development of diseases. However, the response speed of current optical fiber sensors is still insufficient to meet the requirements of high-frequency respiratory detection during respiratory failure. Here, a scheme for a fast and stable tachypnea monitor is proposed utilizing a water-soluble C60-Lys ion compound as functional material for the tracking of humidity change in the progression of breath. The polarization of C60-Lys can be tuned by the ambient relative humidity change, and an apparent refractive index alteration can be detected due to the small size effect. In our experiments, C60-Lys is conformally and uniformly deposited on the surface of a tilted fiber Bragg grating (TFBG) to fabricate an ultra-fast-response, high-sensitivity, and long-term stable optical fiber humidity sensor. A relative humidity (RH) detecting sensitivity of 0.080 dB/% RH and the equilibrium response time and recovery time of 1.85 s and 1.58 s are observed, respectively. Also, a linear relation is detected between the resonance intensity of the TFBG and the environment RH. In a practical breath monitoring experiment, the instantaneous response time and recovery time are measured as 40 ms and 41 ms, respectively, during a 1.5 Hz fast breath process. Furthermore, an excellent time stability and high repeatability are exhibited in experiments conducted over a range of 7 days.
humidity sensor fullerene derivative optical fiber sensing tilted fiber Bragg grating nanomaterials 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 021201
作者单位
摘要
1 中国计量大学光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
2 肯特大学工程学院,英国 肯特郡 CT2 7NZ
表面等离子共振(SPR)现象因其对表面折射率变化的敏感而受到广泛关注,相应的SPR传感器以其独特的无标记、高灵敏度和快速检测的优势,在生物标志物检测、食品过敏原筛查和环境监测等领域具有广阔的应用潜力。本文介绍了SPR生物传感器的3种主要结构类型:棱镜耦合结构、光栅耦合结构、光纤耦合结构;着重研究了3种结构的检测原理、典型结构等传感特性及其进展;重点论述了SPR生物传感技术中生物功能化的研究现状和技术难题以及不同材料表面特性的SPR传感器;分析了目前SPR生物传感实际应用遇到的问题以及探讨了未来的研究方向;最后,结合实际情况,从结构和材料等方面展望了新型生物传感器的发展趋势。
生物传感 表面等离子共振 生物敏感材料 生物功能化 
激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106004
作者单位
摘要
中国计量大学 光学与电子科技学院, 杭州 310018
光纤布喇格光栅(FBG)因其响应速度快和准分布式测量等优势广泛应用于氢气测量领域。为进一步扩大氢气浓度测量范围, 提出一种基于介孔型掺铂三氧化钨(Pt/WO3)粉末的FBG氢气传感器, 并级联一个FBG传感头用以温度补偿。实验结果表明: 将氢气浓度从0递增到32%, FBG的中心波长最大飘移量为320 pm, 响应时间约为10 s, 并且在0~14%氢气浓度范围内有较好的线性关系, 灵敏度为11.69 pm/%H2, 可以实现准分布的氢气浓度传感。
氢气传感器 布喇格光纤光栅 温度补偿 大范围氢气浓度 Pt/WO3粉末 hydrogen sensor fiber Bragg grating temperature compensation wide range of hydrogen concentration Pt/WO3 powder 
光通信技术
2021, 45(11): 6
作者单位
摘要
中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018

氢气作为一种清洁能源,在工业领域中得到了广泛的应用。然而,由于它分子质量轻,容易发生泄露,当其在空气中的体积比达到4% 时就会存在爆炸的危险,因此对氢气浓度的检测在实际应用中非常重要。针对上述情况,提出一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)填充的法布里-珀罗干涉仪(FPI)型氢气传感器,通过引入阵列波导光栅(AWG),可以实现对多点氢气浓度的同时测量。所提出的传感器由单模光纤与空芯光纤(HCF)熔接,在HCF内部填充PDMS,并在PDMS外表面涂覆Pt/WO3 的方式制成。当Pt/WO3与氢气发生化学反应时,放出的热量使得氢气传感器的局部温度升高,PDMS受热膨胀导致FPI内部的空气腔长缩短,这将导致干涉光谱的波长漂移,通过将传感器与AWG相连,可以将波长漂移解调为光强变化,进而实现多点氢气浓度的同时测量。

传感器 法布里-珀罗干涉仪 阵列波导光栅 氢气浓度 多点测量 
光学学报
2021, 41(13): 1306013
作者单位
摘要
中国计量大学 光学与电子科技学院, 杭州 310018
理论和实验研究了基于游标效应的级联法布里珀罗干涉型传感器的温度特性, 该传感器是将一段空芯光纤熔接在两段单模光纤之间制作而成的, 其中空芯光纤的长度与末端单模光纤的长度相近.仿真结果表明:当温度升高时, 传感器的一些反射光谱向长波方向漂移, 而另一些反射光谱向短波方向漂移.分析结果可知, 光谱的移动方向和级联的两个法布里珀罗干涉仪的自由光谱范围的差值有直接关系,在温度升高的情况下, 自由光谱范围差值的正、负决定了传感器的光谱是向长波还是向短波方向漂移.此外, 自由光谱范围差值的大小对传感器灵敏度的高低起决定性作用, 其绝对值越小对应的传感器的灵敏度越高.实验制作了两个温度传感器, 其自由光谱范围之差分别为0.055 nm、-0.456 nm, 对应的温度灵敏度为163.8 pm/℃、-75 pm/℃, 实验结果与仿真结果一致.通过调整空芯光纤和末端单模光纤的长度可进一步提高灵敏度, 从而实现低成本、结构紧凑、高灵敏度的温度传感.
级联法布里珀罗干涉仪 游标效应 自由光谱范围 温度灵敏度 光谱漂移 Cascaded FabryPerot interferometers Vernier effect Free spectrum range Temperature sensitivity Spectrum shift 
光子学报
2019, 48(9): 0906002
作者单位
摘要
1 中国计量学院光电子研究所, 杭州 浙江 310018
2 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200444
采用高温固相法在N2-H2还原气氛下合成了一系列Sr3(PO4)2∶Eu2+蓝色荧光粉, 通过X射线衍射仪(XRD)、 荧光光谱仪(PL)对荧光粉的晶体结构、 激发和发射光谱进行了表征。 结果表明: 微量的Eu2+掺杂不会改变其晶体结构;Sr3(PO4)2∶Eu2+荧光粉在310~390 nm范围内可以有效的被激发, 激发峰位于359 nm;发射光谱为主峰位于438 nm宽带发射(带宽约为150 nm), 对应于Eu2+的4f65d1→4f7跃迁. 通过高斯拟合发现, Eu2+至少占据了Sr3(PO4)2两种不同的Sr2+格位, 形成两个发光中心(430和459 nm). 当Eu2+的掺杂浓度为7%时, 其具有最大的发光强度, 继续增大Eu2+的掺杂浓度, Sr3(PO4)2∶Eu2+的发射光谱会出现浓度猝灭现象, 且其发射峰会随着铕离子浓度增加而发生红移。 Sr3(PO4)2∶Eu2+荧光粉在近紫外区有着强而宽的吸收带, 与近紫外LED芯片发射相匹配, 相对发光强度是蓝色荧光粉BaMgAl10O17∶Eu2+(BAM) 的1.3倍, 是一种很有前途的白光LED用蓝色荧光粉材料。
蓝色荧光粉 Sr3(PO4)2∶Eu2+ Sr3(PO4)2∶Eu2+ Blue phosphors LED LED 
光谱学与光谱分析
2015, 35(11): 3028
作者单位
摘要
中国计量学院,光电子技术研究所,浙江,杭州,310018
为了实现彩色图像中人脸的精确定位,提出了一种基于肤色模型、肤色分割处理的人脸定位算法.通过建立肤色模型计算得到图像的相似度分布图,经自适应阈值的二值化处理后,再进行肤色分割,将非人脸区域去除:最终利用眼睛与嘴巴构成三角形特征结合人脸椭圆模板匹配定位人脸.实验结果表明,该算法对于复杂背景下的彩色图像中的人脸正面定位和人脸转动一定角度后定位都有较好效果.
人脸定位 肤色模型 肤色分割 模式识别 
光电工程
2007, 34(9): 103
作者单位
摘要
1 中国计量学院,浙江,杭州,310018
2 浙江大学,浙江,杭州,310027
3 陕西师范大学,陕西,西安,710062
实验上发现了双环斑激光束在克尔介质中的光斑分裂效应.理论上,通过数值求解非线性薛定谔方程,发现当输入光斑功率超过100 kW/cm2时,产生光斑分裂和自聚焦效应,该阈值明显小于单环斑激光的自聚焦和光斑分裂阈值.我们认为是双环之间的耦合效应导致了这种结果,并给出了具体分析.
双环斑激光束 克尔介质 自聚焦 光斑分裂 Double-circle spot laser beam Kerr-medium Self-focusing Spot-splitting 
量子光学学报
2007, 13(1): 35
作者单位
摘要
1 中国计量学院光电子技术研究所,杭州,310018
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,杭州,310027
构建了一个基于四个声音传感器的信号时延采集系统,根据采集系统得到的三个时间差和传感器的响应顺序,提出了一种基于蒙特卡罗法实时空间的三维声源定位算法.该算法通过三维声音定位的非线性方程,构建一个三维模函数,通过寻找空间全局收敛点,并根据公差容限进行变步长搜索,准确快速地计算出声源的位置.
声源定位 蒙特卡罗法 时间差 
光学与光电技术
2006, 4(5): 77
作者单位
摘要
1 中国计量学院光电子技术研究所,杭州,310018
2 上海理工大学光电信息学院,上海,200093
优化设计了色散补偿拉曼放大器,并将其应用于城域网络中,测试了系统的各项性能,包括光缆的实际衰减,发送端和接收端各点的光功率,拉曼放大器的实际增益,系统极限接受灵敏度,短期和长期误码率,应用前后线路的稳定性,以及不同拉曼放大器抽运功率下可达到的无中继传输距离.在使系统具有高稳定性的前提下,最大无中继传输距离可达到215 km,取得了较好的试验效果,并由此得出光纤拉曼放大器在长跨距的光纤传输系统中有很好的应用前景.
光纤拉曼放大器 城域网 增益 
光学与光电技术
2006, 4(5): 46

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