作者单位
摘要
1 深圳技术大学未来技术学院先进制造与未来工业中心,广东 深圳 518118
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院纤维集成光学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
3 桂林电子科技大学光电工程学院光子学研究中心,广西 桂林 541004
随着微流控技术的日趋成熟,将微流控芯片技术和光微流方法在微结构光纤中进行交叉融合,已经逐渐形成了一个新的发展方向。简要综述了这一技术是如何从初期的利用微结构光纤的特殊结构,进行简单的功能集成,拓展到如今基于特殊需求进行光纤的功能设计的新阶段,以实现在微结构光纤内部构造微流控感测系统的目的。该方向的发展,不仅促进了光波导与微流物质检测技术相结合,还为实现不同检测原理在微结构光纤内的高灵敏度光纤微流传感器技术开辟了新方法与新途径。
微流控 光微流 光纤传感器 光微流传感器 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106004
陈茂庆 1,3,*刘思源 1,3蔡露 1,3刘强 1,3赵勇 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 东北大学信息科学与工程学院,辽宁 沈阳 110819
2 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室,辽宁 沈阳 110819
3 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室,河北 秦皇岛 066004
将光纤法布里-珀罗(法珀)微腔与微波导相结合,提出一种光纤法珀微波导腔高灵敏度折射率传感器。光纤法珀微腔可以将光场限制在微米量级的区域内,并对腔内的微波导结构起支撑保护作用;微波导在保证结构良好导光能力的同时,基于其强倏逝场特性,进一步提升整体结构的折射率灵敏度。此外,基于飞秒激光双光子聚合高精度3D打印技术,可实现波导直径仅为2 μm的光纤法珀微波导腔,并保证良好的制备重复性。实验结果表明:随着光纤法珀微波导腔传感器腔内液体折射率的增加,传感器的干涉光谱发生蓝移,在1.3346~1.3764折射率范围内灵敏度可达525.81 nm/RIU,与仿真获得折射率灵敏度(555.14 nm/RIU)结果接近;该传感器还展现了优良的线性响应特性,线性拟合系数可达0.9948;相比于传统无微波导的光纤法珀微腔结构,干涉光谱峰值提升了8.2 dB,折射率灵敏度提升了近4倍。
光纤传感器 光纤法珀微波导腔 微波导 双光子聚合3D打印 折射率 
光学学报
2024, 44(2): 0206002
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 510632
基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感(DOFS)能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测,受到了越来越多的关注,具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码脉冲序列增加DOFS的信号能量,是提高传感性能的一个重要技术途径。因此,编码技术的应用一直是DOFS研究的一个重要领域。综述了DOFS中编码技术的研究进展,阐述了编码技术提高传感性能的技术原理,归纳了不同编码方案的设计和实现方法,分析了不同类型DOFS的技术特征及其相应的编码技术应用方法。最后,对DOFS中的编码技术的发展进行了展望。
传感器 分布式光纤传感器 编码技术 光纤瑞利传感器 光纤布里渊传感器 光纤拉曼传感器 光纤弱光栅阵列传感器 
光学学报
2024, 44(1): 0106013
作者单位
摘要
1 南方电网深圳供电局有限公司,广东 深圳 518000
2 南方电网科学研究院有限责任公司,广东 广州 510000
为了更准确地监测电力系统的运行状况,提出了一种应用于电力变压器局部放电(partial discharge,PD)检测的分立式多点检测方案。该方案基于光纤外差式干涉原理,传感系统由4个传感头构成,以实现多点检测和局部放电声源的定位。通过优化设计传感头的结构提高了传感器的灵敏度,同时传感器紧凑型的封装方式使其能够安装在电力变压器内部,提高检测结果的准确度。实验结果表明,该传感方案的单通道分辨率可达4 mrad,同时对构造的三相电力变压器模型进行了实验演示和分析,在对150 kHz局部放电超声多通道测量时,可实现声源定位的分辨率为 1 cm。由于该方案结构小巧、分辨率高及成本低廉,其在电力系统安全检测中有着巨大的应用潜力。
光纤传感器 局部放电检测 干涉 超声 电力系统 定位技术 optical fiber sensor partial discharge detection interference ultrasound power system localization technology 
应用光学
2023, 44(5): 1125
作者单位
摘要
1 西安石油大学 理学院,西安710065
2 中国石油测井有限责任公司 测井技术研究院,西安710005
3 西北大学 物理学院,西安710127
为了解决注水井下安装和维护传感器难度大和成本高的问题,设计和理论分析了一种基于杠杆-铰链结构的靶式光纤布喇格光栅(FBG)流量传感器,将传感器结构中的FBG1和FBG3分别粘贴在杠杆-铰链两端构成差动结构,使传感器具有低启动与大量程特性;通过温度补偿光栅FBG2实现了温度和流量的同时测量。对传感器的结构进行了仿真与优化,得出传感器的优化参数,并以此参数为基础进行流量测量、重复性、温度测量、温度补偿、稳定性等实验。实验结果表明,该传感器可以同时测量流体流量和温度,其温度灵敏度为17.94 pm/℃,流量分辨率为0.039 L/s。
光纤传感器 流量 温度 监测 石油测井 optical fiber sensor, flow, temperature, monitorin 
光通信技术
2023, 47(3): 0079
高佳乐 1,4杨玉强 1,2,4,*牟小光 3,*张钰颖 4[ ... ]李依潼 4
作者单位
摘要
1 广东海洋大学 深圳研究院,广东深圳5820
2 广东海洋大学 广东省南海海洋牧场智能装备重点实验室,广东湛江54088
3 广东海洋大学 机械工程学院,广东湛江524088
4 广东海洋大学 智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心,广东湛江52088
提出了一种基于增强型游标效应增敏的高灵敏度光纤温度传感器,该传感器由对温度均敏感的法布里-珀罗干涉计(Fabry-Perot Interferometer,FPI)与萨格奈克干涉计(Sagnac Interferometer,SI)级联构成。FPI为聚二甲基硅氧烷(PDMS)填充空芯光纤(HCF)形成的PDMS腔,SI由单模光纤环内熔接一段熊猫光纤而成。FPI和SI具有相反的温度响应,随温度的升高,FPI的干涉谱逐渐红移,而SI的干涉谱逐渐蓝移,从而产生增强型游标效应,其温度灵敏度远大于单个FPI或单个SI,且放大倍率明显高于普通游标效应。实验结果表明:36~39 ℃温度范围内,该传感器温度灵敏度达到了-57.85 nm/℃,分别为单个FPI和SI灵敏度的44.8倍和30.8倍,分别为普通游标效应放大倍率的2.56倍和1.66倍。该传感器具有灵敏度高、稳定性能好、制备成本低等优点,具有非常好的应用前景。
光纤传感器 法布里-珀罗干涉计 萨格奈克干涉计 增强型游标效应 聚二甲基硅氧烷 optical fiber sensor Fabry-Perot Interferometer(FPI) Sagnac Interferometer(SI) enhanced vernier effect Polydimethylsiloxane 
光学 精密工程
2023, 31(24): 3531
作者单位
摘要
1 深圳信息职业技术学院智能制造与装备学院,广东 深圳 518172
2 深圳大学物理与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超快激光微纳制造重点实验室, 广东 深圳 518060
3 深圳职业技术大学电子与通信工程学院,广东 深圳 518055
为了快速检测氢气泄漏,迫切需要开发一种更安全、浓度检测下限更低的氢气传感器。将镀有钯膜的微悬臂梁探针与单模光纤端面进行组装,设计了一种易制备且低成本的光纤氢气传感器。实验结果表明,该传感器具有超高的氢气响应灵敏度,约为-9.887 μm/%,同时具有低至1.76×10-3%的超低检测下限和优异的重复性。在痕量氢气体积分数条件下,该传感器对氢气体积分数表现出优异的线性响应,这对痕量气体检测具有重要意义,使其在氢能源电池、核电站和太空探索中具有重要的应用价值。
光纤传感器 氢气检测 微悬臂梁 钯膜 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2306007
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
提出并研究了基于光反射式耦合探针(ORCP)的高灵敏曲率和振动双参量传感器。ORCP通过光纤熔融拉锥、耦合结合垂直切割方法制备而成,尺寸为mm级别。将弯曲或振动信号施加于ORCP悬臂耦合区域,改变干涉超模的模场分布以及折射率,引起反射光谱波长或强度偏移,实现对曲率和振动两种物理量的高灵敏度测试。其中,曲率灵敏度高达11.97 nm/m-1,响应范围为0~10.49 m-1,线性度大于0.98。振动灵敏度为0.72 mV/V@80 kHz,超宽带振动频率响应范围为185 Hz~20 MHz,具有高保真度以及高线性度,信噪比达到~53.56 dB。此外,该传感器可实现阻尼振动信号的检测以及声音识别。所提基于ORCP曲率和振动传感器具有灵敏度高、响应范围宽、线性度好、稳定性高、保真度高等优势,探针尺寸为mm级别,结构紧凑,支撑其在油田、煤矿等受限空间与恶劣环境领域中的潜在应用,有望实现基础设施突发事件潜在威胁的预测以及微小裂缝的检测。
光反射式耦合探针 光纤传感 高灵敏度 曲率 振动 
光学学报
2023, 43(21): 2128001
杨玉强 1,2,4高佳乐 1,4牟小光 3,*王骥 2,4,**[ ... ]王楚虹 4
作者单位
摘要
1 广东海洋大学深圳研究院,广东 深圳 518120
2 广东海洋大学广东省船舶智能与安全工程技术研究中心,广东 湛江 524088
3 广东海洋大学机械工程学院,广东 湛江 524088
4 广东海洋大学智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心,广东 湛江 524088
提出并制备了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)增敏的级联双腔温度传感器,该传感器由PDMS腔和空气腔级联而成,且级联双腔的光程相近,从而干涉谱产生游标效应。此外,空气腔的两端均为PDMS,当温度增加时,空气腔两端的PDMS因膨胀同时挤压空气腔,大幅提高了空气腔的温度响应。在PDMS膨胀和游标效应的双重作用下,该传感器具有非常高的温度灵敏度。实验结果表明,在40~42 ℃范围内,传感器的温度灵敏度约为-20.55 nm /℃,相比单个PDMS腔提高了37倍。该传感器具有结构紧凑、灵敏度高、稳定性好等优点,具有很好的应用前景。
光纤光学与光通信 光纤传感器 法布里-珀罗干涉仪 游标效应 聚二甲基硅氧烷 
光学学报
2023, 43(19): 1906001
宋强 1王亮 1张笑银 2刘岩 2[ ... ]孔祥峰 2,*
作者单位
摘要
1 中国海洋大学化学化工学院,山东 青岛 266000
2 齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋仪器仪表研究所,山东 青岛 266000
近年来,基于新型荧光材料制备的荧光型光纤传感器由于具有发光强、灵敏度高、能够实时监测、操作简单等优点,在海洋环境、水质监测以及血液分析等领域都有着广泛的应用。本文论述了荧光型光纤传感器在溶解氧、pH和二氧化碳检测领域的最新研究进展,总结了不同类型荧光材料的检测机理、优缺点以及主要性能参数。最后,结合当前荧光型光纤传感器面临的问题与挑战对未来的发展方向进行了分析与展望。
光纤光学 光纤传感器 溶解氧 pH 二氧化碳 荧光材料 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1700004

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