1 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
2 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
提出一种反射式微纳光纤耦合器传感膜片，以实现高精度、连续和无创血压监测。该传感膜片由反射式微纳光纤耦合器、聚二甲基硅氧烷薄膜和环氧树脂基底组成，具有很高的压力灵敏度（-0.682 kPa-1），且无需精确空间对准即可实现脉搏波检测；然后，构建双通道脉搏波检测系统，以获得肱动脉传导时间、桡动脉传导时间以及桡动脉和肱动脉之间的传导时间差值；基于上述参量，利用支持向量回归算法建立血压预测模型。实验结果表明，所提系统的收缩压平均偏差和标准偏差分别为0.08 mmHg和1.13 mmHg，舒张压的平均偏差和标准偏差分别为-0.35 mmHg和1.25 mmHg，符合美国医学仪器促进协会的标准，与其他类型的传感器相比，所提系统的准确度有明显提高。使用该系统监测一天内以及运动时的血压波动，结果表明该系统在连续精准测量血压方面具有可行性及很大的应用潜力。
传感器 血压监测 微纳光纤耦合器 人体脉搏波 支持向量回归
1 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
2 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
人类指尖的指纹图案以及互锁的表皮-真皮微结构在放大触觉信号并将其传递给各种机械感受器方面发挥着关键作用，从而实现对各种静态和动态触觉信号的时空感知。本文报道了一种受指尖皮肤微结构启发的微纳光纤柔性触觉传感器，该传感器具有环形脊的指纹状表面、错峰互锁的微结构以及刚度差异化的树脂/聚二甲基硅氧烷多层结构。通过这些设计特征，传感器能够以高耐久性、高灵敏度（20.58 %N-1）、快速响应（86 ms）及大动态范围（0~16 N）检测多种时空触觉刺激，包括静态、动态压力和振动，并能够识别物体的硬度和表面纹理差异。该传感器具有结构紧凑、制作简便、易集成、抗电磁干扰等优点，可被应用于机器人皮肤、可穿戴传感器和医疗诊断设备中。
光纤传感器 微纳光纤 仿生触觉 压力 皮肤指纹微结构 光学学报
2023, 43(21): 2106004
重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
提出一种基于夹层多模光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）与虚拟游标效应结合的高灵敏度温度传感器，进行了理论分析和实验验证。该光纤MZI是通过在两段1 mm长的阶跃型多模光纤之间拼接一段20 mm的渐变多模光纤制成，夹层多模光纤MZI作为游标效应的传感干涉仪，利用信号处理对该光纤MZI的干涉光谱进行变频得到参考干涉仪光谱，通过叠加传感干涉仪和参考干涉仪的波形实现虚拟游标光谱。实验结果表明，在40~100 ℃温度范围内，该传感系统的温度灵敏度为3.884 nm/℃，与单个夹层多模光纤MZI相比，灵敏度提高了37.346倍。与传统的光纤游标传感器相比，所提出的虚拟游标夹层多模光纤温度传感器具有灵敏度极高、尺寸紧凑、制作简单、成本低、结果更可靠等优点。
光纤光学 夹层多模光纤 马赫-曾德尔干涉仪 温度传感 虚拟游标效应 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1706002
重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
针对双螺旋结构微纳光纤耦合器（DHMC），理论研究其游标效应的内在机理和光谱特性。实验制备直径为5~7 μm的DHMC，并研究其应变、温度以及折射率的传感特性，采用快速傅里叶变换（FFT）并利用带通滤波对特征干涉光谱数据进行提取，分别得到在x、y正交偏振态下的干涉光谱以及它们叠加形成的游标光谱。实验结果表明：制备的DHMC的结构参数及光谱特性与基于理论分析的预测基本吻合；DHMC的x、y偏振态干涉谱叠加形成的游标效应光谱与x、y正交偏振态下的干涉光谱相比较，对应变和温度传感呈现出减弱的光学游标效应，而对折射率传感则呈现出增强的光学游标效应。以上研究结论对DHMC的制备及其在折射率、温度及应变传感中的应用具有实际指导意义。
光纤光学 光纤传感器 双螺旋微纳光纤耦合器 折射率 温度 轴向应变 中国激光
2023, 50(14): 1406001
1 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
2 重庆理工大学理学院，重庆 400054
X射线荧光CT（XFCT）作为一种分子成像模式，存在着扫描时间长、辐射剂量大的问题，通常通过增大投影间隔、减少投影数量的稀疏投影方式来降低扫描时间与辐射剂量。因此，为在较少投影数量和较少迭代次数下提高重建图像质量，提出一种基于L1/2范数的XFCT重建算法。数值模拟实验结果表明：在较少投影数量和较少迭代次数下，所提基于L1/2范数的XFCT重建算法与传统Maximum Likelihood Expectation Maximization算法相比，其重建图像的均方根误差更小，全局图像质量索引更接近1，达到在较少投影数量和较少迭代次数下提高重建图像质量的目的。
图像处理 X射线荧光CT 图像重建 数值模拟 稀疏投影 L1/2范数 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0610010
重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
提出了一种基于夹层多模光纤干涉计的可穿戴式呼吸传感器。该传感单元是将一段长度为1~3 mm的渐变型多模光纤（GIMMF）夹在两段长度为1 mm的阶跃型多模光纤（SIMMF）之间制作而成的，由于二者芯径不匹配，故会构成光纤马赫-曾德尔干涉光路，其干涉峰的强度对微弯曲非常敏感，在0~2.36 m-1曲率范围内最大灵敏度可达-74.03 dB/m-1。基于此，将该夹层多模光纤干涉计集成到弹性腰带上并固定在人的腹部，通过监测该传感器透射谱中特征峰的强度变化可实时准确地获取呼吸信号。实验结果表明，该传感器可以区分不同类型的呼吸状况，且具有普遍适用性。
光纤光学 夹层多模光纤干涉计 呼吸传感 曲率 弹性腰带
重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
提出了一种基于游标效应（VE）的极大倾角光纤光栅Sagnac干涉环折射率传感器。利用光学VE的基本原理，设计并制作自由谱宽为1.52 nm的保偏光纤Sagnac干涉仪和自由谱宽为1.36 nm的极大倾角光纤光栅Sagnac干涉结构，通过级联的方式将两个干涉光路进行叠加，得到游标光谱。实验结果表明，该传感器的游标包络特征明显，经游标放大后的折射率灵敏度达到-1286.40 nm/RIU，相比普通极大倾角光纤光栅传感器的横磁（TM）模和横电（TE）模的折射率灵敏度分别提高约8.46倍和约10.55倍，与理论计算结果吻合。传感器的输出光谱稳定，并且具有结构简单、制作方便、抗温度干扰能力较强等优点，在生化、生物医学检测等领域具有良好的应用前景。
光纤光学 极大倾角光纤光栅 Sagnac光纤干涉仪 游标效应 折射率传感器 光学学报
2022, 42(20): 2006004
重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
研究了一种基于色散拐点（DTP）微纳光纤耦合器（OMC）的通孔悬臂梁高灵敏度振动传感器。首先，从理论上分析OMC的轴向应变特性和振动特性，及其在轴向应变作用下的光谱特性。然后，采用熔融拉锥法制备多种不同直径的OMC并进行轴向应变实验。实验结果表明：当OMC的直径为1.6 μm时，其DTP位于1500 nm附近，轴向灵敏度高达-35 pm/με，约为普通OMC的3.5倍。最后，将具有高轴向应变灵敏度的OMC固定在通孔悬臂梁上，制作成一种高灵敏度振动传感器，用于检测振动信号。结果表明：传感器检测的频率范围为30~2800 Hz，在一阶谐振频率（52 Hz）处响应最强；在一阶谐振频率之前的平坦区（约40 Hz）中，传感器在微弱振动（0~0.6g）下的加速度灵敏度高达85 mV/（m·s-2），并具有良好的线性度。
传感器 光纤传感器 微纳耦合器 色散拐点 轴向应变 振动传感 光学学报
2022, 42(15): 1528001
1 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室, 重庆 400054
2 重庆理工大学理学院, 重庆 400054
基于X射线管的X射线荧光计算机断层扫描术(CT)受多种因素影响,成像质量不佳,几何参数误差是制约其高质量图像重建的重要因素之一。本文分析成像二维平面模体与探测器相对位置偏移对投影数据的影响,并基于原始投影数据和原始重建图像再投影数据的局部线性关系实现几何偏移参数校正;利用Geant4模拟存在偏移参数的扇束X射线荧光CT系统,使用模拟投影数据验证校正方法。研究结果表明:该方法能计算出相对精确的几何偏移量,有效消除几何参数误差对重建图像的影响,校正后的重建图像信息熵降低,平均梯度和标准差提高,图像质量提升。
成像系统 X射线荧光计算机断层扫描术 几何校正 局部线性关系 蒙特卡罗模拟 光学学报
2021, 41(20): 2011002
