南雪莹 1,2刘会刚 1,2,*刘海涛 3,4,**
作者单位
摘要
1 南开大学电子信息与光学工程学院薄膜光电子技术教育部工程研究中心,天津 300350
2 南开大学电子信息与光学工程学院微电子工程系,天津 300350
3 南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所,天津 300350
4 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室,天津 300350
与金属超表面相比,全介质超表面具有较低的欧姆损耗和较尖锐的共振峰。提出了一种基于“θ”形全介质硅超表面的双参数传感器。通过增加空孔破坏周期单元结构的对称性,从而产生两个Fano共振峰,其中第一个Fano共振峰为连续域中的准束缚态(QBIC),两个峰的光谱对比度分别为71.4%和99.4%。利用商用多物理场仿真软件COMSOL对该超表面周期结构进行模拟仿真,结果表明,传感器在两个Fano共振峰处的折射率传感灵敏度分别为278.9 nm·RIU-1和230.0 nm·RIU-1,优值(FOM)最大为9387,品质因子(Q)最大为9735。本传感器能够同时实现折射率和温度的双参数测量,仿真结果显示两个共振峰的温度传感灵敏度分别为18.86 pm·℃-1和42.71 pm·℃-1
传感器 Fano共振 全介质超表面 折射率传感 温度传感 
中国激光
2024, 51(2): 0210002
介瑞敏 1肖春 1刘旭 1朱琛 1[ ... ]刘波 1,3,*
作者单位
摘要
1 之江实验室光纤传感研究中心,浙江 杭州 311100
2 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室,四川 成都 611731
3 浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 311100
拉曼分布式光纤温度传感(RDTS)系统因其长期稳定性成为最早商业化的光纤传感产品之一,尤其在油气勘探传感的巨大市场中占据半壁江山。数十年来其技术发展日新月异,本文简述了RDTS的基本原理,着重分析了近年来领域内优化和提升RDTS的方法,分别从系统结构、部件优化、解调方式和智能信号处理等方面系统性地总结了最新研究进展,并通过走访调研了RDTS的全球市场概况及其在各工程领域的典型应用,旨在为分布式温度传感技术的同仁提供有益的参考。
光纤传感 拉曼分布式温度传感 空间分辨率 信噪比 市场调研 
光学学报
2024, 44(1): 0106011
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院 江苏 南京 210044
2 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
本文提出一种基于表面等离子体共振(SPR)效应的光纤光栅温湿度传感器, 以光纤布拉格光栅(FBG)作为温敏器件, 并在光纤包层外镀40 nm厚的银纳米薄膜, 以聚乙烯醇(PVA)作为湿敏薄膜, 通过观测共振峰的偏移以及光纤光栅中心反射波长的偏移来实现对周围环境温湿度变化的监测。实验结果表明, 该传感器在温度20℃~70℃范围内, 灵敏度达到0.020 3nm/℃; 在相对湿度30%RH~80%RH范围内, 平均灵敏度达到-0.99nm/%RH。该传感器稳定性好, 交叉敏感性弱, 可在多场景中广泛应用。
光纤光栅 表面等离子体共振效应 湿度传感 温度传感 fiber grating surface plasmon resonance effect humidity sensing temperature sensing 
量子光学学报
2023, 29(3): 030901
作者单位
摘要
西安石油大学理学院,陕西 西安710065陕西省油气资源光纤探测工程技术研究中心,陕西 西安710065陕西省油气井测控技术重点实验室,陕西 西安710065CNPC重点实验室——油藏光纤动态检测研究室,陕西 西安710065
针对裸光栅温度灵敏度较低的问题,设计了一种封装方式并进行结构制作。所设计的封装方式是将光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)置入毛细玻璃管中,并填充353ND环氧树脂胶,最后固定在铜片基底上。首先对FBG温度传感及增敏机理进行了理论分析,然后进行结构的设计及制作,最后进行温度传感测试。聚合物353ND和铜片的热膨胀系数显著高于裸光栅,在外界温度发生变化时会对光纤光栅施加附加应力,从而提高其温度灵敏度,并保护FBG传感器的结构。实验结果表明:在40℃至140℃的温度传感测试中,FBG的反射波长保持着不错的线性;温度灵敏度由增敏前的10 pm/℃提升到了21 pm/℃左右,且温度传感特性拟合曲线线性度达到0996以上。
光纤传感 光纤布拉格光栅 温度传感 封装增敏 fiber optic sensing fiber Bragg grating temperature sensing encapsulation sensitization 
红外
2023, 44(11): 0031
作者单位
摘要
1 青海大学 机械工程学院,青海 西宁 810016
2 中国地质大学(北京) 材料科学与工程学院,北京 100083
采用高温固相法合成了一种新型的Yb3+和Ho3+共掺杂的Ba3In(PO43上转换荧光粉,并研究了其晶体结构、上转换发光及能量传递机制。在980 nm激光激发下,Yb3+吸收能量并传递至Ho3+;此外,激光功率对于荧光粉发光颜色无明显影响,发光颜色主要集中在橙黄色区域(0.543,0.452)。测得0.05Yb3+和0.032Ho3+掺杂的荧光粉的荧光寿命约为467.61 μs。还测量了该荧光粉温度依赖的发光光谱,并计算了其用作光学温度计的绝对灵敏度(Sa)和相对灵敏度(Sr)。结果表明,该荧光粉具有良好的热稳定性,423 K时的发射强度仍保持在室温的81.68%,5S25F45I85F55I8跃迁的ΔE分别约为0.19 eV和0.27 eV。此外,其SaSr最大值分别为0.31%·K-1和0.09%·K-1(573 K)。
荧光粉 上转换发光 温度传感性能 phosphor up-conversion luminescence temperature sensing performance 
发光学报
2023, 44(11): 1958
赵梦真 1李超 1,*张凤 1万柄亿 1[ ... ]王飞久 1,2
作者单位
摘要
1 河南大学 未来技术学院,光伏材料省重点实验室,河南 开封 475001
2 河南大学 拓扑功能材料研究中心,河南 开封 475001
相变是调节材料性能的一种有效方法,在介电、光电、光致发光等领域有着广泛的应用。本文采用水热法合成未知相CsAgCl2,并通过升温和Eu3+掺杂将CsAgCl2从未知相转变为正交相。制备的Eu3+掺杂的CsAgCl2具有较高的光学温度灵敏度,在荧光强度模式和荧光寿命模式下的最大相对灵敏度分别为3.63%·K-1和3.20%·K-1。结果表明,CsAgCl2是一种很有前途的高灵敏度光学温度传感材料。
相变 光学温度传感 水热合成 CsAgCl2 Eu3+掺杂 phase transition optical temperature sensing hydrothermal synthesis CsAgCl2 Eu3+ doping 
发光学报
2023, 44(11): 1950
作者单位
摘要
1 淮南师范学院 电子工程学院,安徽 淮南 232038
2 潍坊学院 化学化工与环境工程学院,山东 潍坊 261061
利用高温固相法制备了一系列不同Pr3+掺杂浓度的CsLa(WO42荧光粉,测试了X射线衍射(XRD)、漫反射光谱、激发光谱、发射光谱与荧光衰减曲线,讨论了光致发光光谱与浓度、温度的联系,并基于荧光强度比(FIR)技术计算得出温度传感相关参数。CsLa(WO42∶Pr3+主要呈现源自3P01D2能级的发射,对应的最佳掺杂浓度分别为0.03和0.01,经证实电偶极⁃电偶极相互作用导致了浓度猝灭。3P01D2能级的发射随温度变化趋势不同,这主要归因于Pr3+⁃W6+的价间电荷迁移(IVCT)、交叉弛豫(CR)和多声子弛豫(MPR)等过程的综合作用。由于上述发射表现出不同的浓度和温度依赖特性,实现了颜色可调谐发光。基于3P13H5/3P03H4热耦合能级对和1D23H4/3P03H4非热耦合能级对的FIR,计算得到相对灵敏度分别为586.01/T2 K-1和1 071.78/T2 K-1,表明该材料在温度传感领域具有潜在应用价值。
Pr3+ CsLa(WO42 光致发光 温度传感 荧光强度比(FIR) Pr3+ CsLa(WO42 photoluminescence temperature sensing fluorescence intensity ratio(FIR) 
发光学报
2023, 44(9): 1570
作者单位
摘要
北京工业大学材料与制造学部 激光工程研究院,北京 100124
利用稀土离子掺杂材料、有机染料以及量子点等荧光材料实现荧光温度传感在航空航天、生物医疗、食品储存等领域具有重要意义。其中,无机卤化物钙钛矿量子点(PeQDs)荧光材料由于具有量子产率高,温度依赖性强等特点,在荧光温度传感领域展现了巨大的应用前景。然而,PeQDs只有一个光致荧光(PL)峰,其强度和位置极易受到浓度和尺寸等因素的干扰,因此用单一PL峰进行温度传感的准确性较低。在本工作中,我们提出了一种微球腔阵列(MCA)耦合PeQDs薄膜(MCA/PeQDs)的新型温度传感结构,利用MCA/PeQDs结构与PeQDs薄膜具有温度依赖性的PL峰值强度比实现温度传感。该结构通过微球腔中回音壁模式(WGMs)增强的Purcell效应提高了自发辐射速率,抑制了声子辅助猝灭效应,从而实现了较好的PeQDs荧光增强。结果表明,在223~373 K范围内,当PeQDs浓度为0.131 6 mg/mL、微球腔直径为(19±1)μm时,该结构的绝对灵敏度(Sa)与相对灵敏度(Sr)可达到0.75 K-1和1.95%·K-1。本工作克服了使用单个PL峰进行温度传感准确性差的缺点,为荧光材料在高性能荧光温度传感器中的应用开辟了新的途径。
温度传感 微球腔 无机卤化物钙钛矿量子点 荧光增强 temperature sensing microsphere cavity inorganic halide perovskite quantum dots fluorescence enhancement 
发光学报
2023, 44(10): 1786
作者单位
摘要
大连海事大学 理学院,辽宁 大连 116026
采用高温固相法制备了不同Tb3+掺杂浓度的NaGd(MoO42∶Tb3+荧光粉,XRD结果证实所制得样品为纯相。利用荧光光谱测量对该荧光粉的发光浓度猝灭进行了分析,证明荧光浓度猝灭是由Tb3+离子间的交换相互作用所导致,并符合浓度猝灭的Ozawa模型。采用Auzel提出的自产生猝灭模型对Tb3+5D4能级荧光动力学进行了分析,结果表明该模型能够很好地解释荧光寿命对浓度的依赖关系。研究了Tb3+5D4能级的发光强度和荧光寿命对样品温度的依赖关系,提出了利用荧光寿命进行温度传感的方法,并对温度传感的绝对和相对灵敏度进行了分析。
高温固相法 浓度猝灭 荧光衰减 热猝灭 温度传感 solid-state reaction concentration quenching fluorescent decay thermal quenching temperature sensing 
发光学报
2023, 44(10): 1770
Author Affiliations
Abstract
1 Center of Material Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Photonics Laboratory, Munich University of Applied Sciences, Munich 80335, Germany
3 Institute for Measurement and Sensor Technology, Technical University of Munich, Munich 80333, Germany
4 College of Meteorology and Oceanography, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
In the aerospace field, for aerospace engines and other high-end manufacturing equipment working in extreme environments, like ultrahigh temperatures, high pressure, and high-speed airflow, in situ temperature measurement is of great importance for improving the structure design and achieving the health monitoring and the fault diagnosis of critical parts. Optical fiber sensors have the advantages of small size, easy design, corrosion resistance, anti-electromagnetic interference, and the ability to achieve distributed or quasi-distributed sensing and have broad application prospects for temperature sensing in extreme environments. In this review, first, we introduce the current research status of fiber Bragg grating-type and Fabry–Perot interferometer-type high-temperature sensors. Then we review the optical fiber high-temperature sensor encapsulation techniques, including tubular encapsulation, substrate encapsulation, and metal-embedded encapsulation, and discuss the extreme environmental adaptability of different encapsulation structures. Finally, the critical technological issues that need to be solved for the application of optical fiber sensors in extreme environments are discussed.
optical fiber sensors high-temperature sensing encapsulation technique extreme environments 
Chinese Optics Letters
2023, 21(9): 090007

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