作者单位
摘要
1 西安工业大学光电工程学院,陕西 西安 710021
2 西北核技术研究所,陕西 西安 710024
3 西安近代化学研究所,陕西 西安 710065
为实现冲击波动态信号的测量,研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法布里-珀罗压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真,搭建了静态和动态压力测量系统,并对其进行测试与分析。结果表明:在0~60 MPa的静态压力测量范围内,传感器的波长灵敏度和腔长灵敏度分别为0.0809 nm/MPa和0.3200 nm/MPa,与仿真结果一致;在动态压力测量中,传感器成功捕捉到了压力峰值为7.41 MPa和上升时间为75 ns的冲击波信号。
光纤传感器 法布里-珀罗腔 薄膜 压力测量 
光学学报
2024, 44(7): 0728003
作者单位
摘要
华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程研究中心,湖北 武汉 430074
布里渊光纤传感系统由于其分布式监测的工作原理,会产生大量的数据。然而,相比于硬件技术的突破,海量数据处理技术的发展尤为不足。如何智能化、快速化、精确化处理海量数据从而更进一步提升系统性能、获取更为准确的传感信息是当今发展面临的最大难题。因此,研发先进的数字信号处理(DSP)技术用于处理海量数据刻不容缓。回顾近几年国内外用于传感系统数据处理的DSP技术,重点介绍图像视频降噪技术和机器学习信息提取识别技术在分布式光纤传感中的应用,进而为未来基于DSP技术的布里渊光纤传感研究提供参考。
光纤传感器 布里渊散射 数字信号处理 图像处理 机器学习 
光学学报
2024, 44(1): 0106003
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏 南京 210044
提出并制备了一种温度自补偿的光纤表面等离子体共振(SPR)折射率传感器,用于实现温度和折射率(RI)的同时测量。该传感器利用细芯光纤(TCF)与多模光纤(MMF)构成MMF-TCF-MMF双通道级联结构,通道1涂覆银膜实现折射率传感,通道2涂覆复合膜(Ag-ITO)以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜来实现温度传感,进而达到温度补偿的目的。当折射率和温度变化时,两个共振波长将发生变化,通过监测两个共振波谷的波长偏移可以同时测量折射率和温度。实验结果表明,两个通道在1.333~1.357 RIU(RIU为折射率单位)范围内的折射率灵敏度分别为3141.85 nm/RIU和0 nm/RIU,40~80 ℃范围内的温度灵敏度分别为-0.07 nm/℃和-1.74 nm/℃。该传感器具有体积小、灵敏度高、易制作等优点,在生物医学、环境监测等领域具有一定的应用价值。
光纤光学 光纤传感器 表面等离子体共振 细芯光纤 折射率 温度 
光学学报
2023, 43(13): 1306002
作者单位
摘要
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xy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xy偏振态干涉谱叠加形成的游标效应光谱与xy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
作者单位
摘要
1 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心,重庆 400054
2 重庆理工大学化学化工学院,重庆 400054
为了提高光纤苯酚含量传感器的灵敏度和选择性,构建了一种新型苯酚含量表面等离子共振(SPR)光纤生物传感器。传感器主要由辣根过氧化物酶(HRP)修饰 SPR光纤和苯酚选择透过性膜构成。首先在光纤表面聚合聚多巴胺(PDA),用于吸附纳米金成膜并激发SPR效应,随后在金膜表面再次聚合聚多巴胺用于固定HRP,获得HRP修饰SPR光纤。β-环糊精掺杂PEBA2533苯酚选择性聚合物膜固定在HRP修饰光纤表面。水体中苯酚分子自由通过聚合物膜后,吸附在HRP表面,在过氧化氢(H2O2)协助下被氧化生成难溶聚合物,增大HRP膜的折射率,促进传感器共振波长发生漂移,提高其灵敏度。研究表明,传感器对苯酚含量的测量具有高选择性和高灵敏度;在传感器采样时间为300 s时,灵敏度和检测下限分别达到224.84 pm·mmol-1·L和159 nmol/L。
传感器 苯酚含量 辣根过氧化物酶 表面等离子共振效应 聚合物膜 光纤传感器 选择性 
光学学报
2023, 43(12): 1228003
张轩 1,2郝鹏 1,2,*苏亚 1,2姚鹏辉 1,2姚晓天 1,2
作者单位
摘要
1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心,河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心,河北 保定 071002
光纤磁场传感器具有抗干扰能力强、小型化、低成本等技术优势。为了实现对空间磁场矢量的测量,基于磁光晶体提出了一种光纤三维磁场传感器。然后,设计和构建了光纤三维磁场传感器传感探头,搭建了光纤三维磁场测量系统。分析基于磁光晶体光纤三维磁场传感器的非正交误差,通过对基于磁光晶体的光纤三维磁场传感器三个传感单元两两夹角的准确测量,对系统三轴非正交误差进行标定补偿。实验测试装置利用一对通电线圈构建一维磁场对光纤三维磁场传感器系统进行三维正交标定,三轴标定精度分别为0.19°、0.26°和0.22°。实验结果表明,该基于磁光晶体光纤三维磁场传感器可实现0.2 μT磁场强度分辨率和0.5°角度分辨率的磁场矢量测量。
传感器 磁光晶体 磁场传感器 法拉第效应 光纤传感器 三轴正交 
激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0928004
作者单位
摘要
暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室,广东 广州 511443
提出并实现了一种用于双参量同时测量的强耦合七芯光纤布拉格光栅(SCF-FBG)。在透射光谱中观察到2个布拉格谐振峰,对应SCF的类HE11和类HE12超模式反向谐振耦合。该传感器由SCF拼接在中心对齐的2个标准单模光纤构成,其透射谱中还包括由超模式间的马赫-曾德尔干涉产生的干涉条纹。分别测量了该器件对温度和应变的响应,结果表明:2个布拉格谐振峰的温度灵敏度分别为9.56 pm/℃和9.55 pm/℃,应变灵敏度分别为0.64 pm/με和0.584 pm/με。其中,干涉谷的温度灵敏度和应变灵敏度分别为11.8 pm/℃和-0.925 pm/με,因此该器件能够同时用于温度和应变的测量。
光纤布拉格光栅 光纤传感器 七芯光纤 超模式 
激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906007
Yukun Wang 1,2Si Chen 1Kan Lin 1Xi Chen 1[ ... ]Linbo Liu 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore
2 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
3 Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology of Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-Electronic Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
4 School of Science, Shenzhen Campus of Sun Yat-sen University, Shenzhen 518107, China
5 School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
6 School of Automation, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
7 School of Electronics and Information Engineering, Soochow University, Suzhou 215006, China
Multi-channel detection is an effective way to improve data throughput of spectral-domain optical coherence tomography (SDOCT). However, current multi-channel OCT requires multiple detectors, which increases the complexity and cost of the system. We propose a novel multi-channel detection design based on a single spectrometer. Each camera pixel receives interferometric spectral signals from all the channels but with a spectral shift between two channels. This design effectively broadens the spectral bandwidth of each pixel, which reduces relative intensity noise (RIN) by M times with M being the number of channels. We theoretically analyzed the noise of the proposed design under two cases: shot-noise limited and electrical noise or RIN limited. We show both theoretically and experimentally that this design can effectively improve the sensitivity, especially for electrical noise or RIN-dominated systems.
optical coherence tomography multiple channels fiber-optic sensor imaging system 
Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051102
作者单位
摘要
西安石油大学 理学院,西安 710065
设计并制作了一种高灵敏度且制作简单的聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)微球与单模光纤复合的湿度传感器。该光纤湿度传感器由PMMA微球与单模光纤构成。由于在微球中形成了法布里-珀罗腔,当外界环境湿度升高时,PMMA微球吸收水分子体积膨胀,导致法布里-珀罗腔的腔长增长,使得传感器干涉光谱的波峰(谷)发生红移,从而实现湿度传感。对所制作传感器的湿度响应、稳定性和重复性等进行了实验研究,实验结果表明:在30%~80%湿度范围内,该湿度传感器的灵敏度达173.36 pm/%RH,波长漂移随相对湿度变化呈良好的线性关系,其线性度达0.992 26,且具有良好的稳定性和重复性。该PMMA微球与单模光纤复合的湿度传感器具有灵敏度高、结构简单、无需镀膜且易于制作的优点。
光纤传感器 聚甲基丙烯酸甲酯 单模光纤 法布里-珀罗腔 相对湿度 Fiber-optic sensor Polymethyl methacrylate Single-mode fiber Fabry-Pérot cavity Relative humidity 
光子学报
2023, 52(2): 0206002
作者单位
摘要
西北大学 物理学院,西安 710069
高温应变传感器在航空航天、石油勘探、工业冶炼等领域有巨大的潜在需求。传统的电学类传感器受限于其电学原理和材料特性,无法长时间在高温、高压、强电磁干扰、化学腐蚀等恶劣环境下保持精确测量。基于此,国内外研究团队对光纤高温应变传感器进行了大量研究,在提升传感器的耐温性能和提高传感器的应变灵敏度等方面取得了一系列成果。本文综述了基于光纤布拉格光栅型、光纤干涉型高温应变传感器的传感机理、实验方法及封装应用的研究现状,总结了不同传感机理对温度、应变的响应特性,重点介绍了光纤高温应变传感器的最新进展,并对光纤高温应变传感器的未来发展方向进行了展望。
光纤传感器 高温应变 光纤布拉格光栅 法布里-珀罗干涉仪 马赫-曾德尔干涉仪 温度和应变测量 Fiber optic sensor High temperature strain Fiber Bragg grating Fabry-Perot interferometer Mach-Zehnder interferometer Temperature and strain measurement 
光子学报
2022, 51(10): 1006002

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