电场作用下掺锰石英光纤中线偏振光传输特性研究

为克服传统的基于非光纤传感元件的光纤电压传感器在技术复杂、价格高昂、晶体损耗大且与光纤耦合困难等不足之处,首先研制出了掺锰石英光纤样品,进而实验研究了电场对掺锰石英光纤中线偏振光传输特性的影响。测试分析了掺锰石英光纤中线偏振光的偏转角随电场强度的变化,其呈近似的线性关系。同时,测试分析了线偏振光的偏转角随电场强度的变化灵敏度与掺锰石英光纤长度之间关系。获得掺锰石英光纤长度分别为2.5、5和10 m时,其偏转角随电场强度的变化灵敏度分别为1.23×10^（-3）°m/kV、2.46×10^（-3）°m/kV和3.26×10^（-3）°m/kV。研究结果表明,所研制的掺锰石英光纤中线偏振光的偏转角与电场强度之间的线性关系在全光纤高压传感领域将具有潜在的应用价值。

基于SERS光纤探针近场喇曼光谱检测研究

为了提高传统喇曼光谱显微技术的光学分辨率,实现待测样品纳米尺度的组分分析,近场光学技术被广泛用于喇曼光谱检测中.基于表面增强喇曼散射(SERS)光纤探针的近场喇曼光谱检测技术,将扫描探针显微技术和喇曼光谱分析技术相结合,通过控制SERS光纤探针对多模光纤端面上样品的扫描,以获得被测样品的近场喇曼成像.利用罗丹明(R6G)试剂对SERS光纤探针的近场喇曼检测性能进行表征,其最低检测浓度达10-7 mol/L,并实验测得了R6G浓度为10-5 mol/L的近场喇曼光谱成像,由此表明SERS光纤探针具有近场喇曼光谱成像能力.

光纤熔融拉锥的形状函数

根据体积守恒条件导出光纤熔融拉锥形状函数的微分方程,并由边界条件和有效熔融区长度参量获得方程显解.该解析解能方便、精确和完整地描述不同熔融拉伸过程中光纤锥形的动态变化,以图表形式提供的大量实验数据表明,实验结果与理论计算相当吻合.最后,在已知初始熔融区长度的情况下,该解可以预知在任意拉伸长度下熔融拉锥光纤锥区的直径分布.

2×2熔锥光纤表面增强拉曼散射实验

基于光纤渐逝波原理,结合表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术,实验研究一种银溶胶涂覆的2×2熔锥光纤的SERS特性.熔锥光纤由一对单模光纤经过熔融拉制而成,固化在其表面的银溶胶为表面活性基底,起拉曼增强作用.随着锥区长度的增加,纤芯逐渐减小,其对光的束缚能力变弱,从而透射出较强的可作为拉曼激发光源的渐逝波.实验中,以R6G为待测溶液,在耦合锥区探测到低浓度目标分子R6G的拉曼光谱,其最低检测浓度达到了10-8 mol/L。

哑铃型双孔热极化熔石英光纤设计与仿真

为了进一步提高热极化熔石英光纤二阶非线性系数,设计了一种哑铃型双孔双阳极热极化熔石英光纤,利用载流子扩散迁移模型,通过COMSOL多物理场数值,仿真计算分析了哑铃型双孔双阳极熔石英光纤热极化内建电场和二阶非线性系数随几何结构参数的变化。该理论设计与仿真结果对高二阶非线性效应热极化光纤的制备具有重要意义。

特种光纤及器件研究

特种光纤及器件在光纤通信、光纤传感、光纤激光等领域有非常广泛的应用.近年来,上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室将纳米技术与特种光纤及器件相结合,开展了特种纳米半导体掺杂光纤、抗辐射光纤、包层模谐振光纤以及量子点光纤放大器等方面的研究,并探索了它们在宽光谱光放大、特种光纤传感器等方面的应用.

蓝宝石光纤及其高温传感器

单晶蓝宝石光纤具有热稳定性好、机械性能强、化学性能稳定等优点,在高温、高压等恶劣环境中的应用受到广泛关注.介绍了单晶蓝宝石光纤的制备方法、基本特性及高温传输特性.重点讨论了目前基于单晶蓝宝石光纤制备的高温传感器件,包括法布里-珀罗干涉仪、布拉格光栅、以及迈克尔逊干涉仪,并分析了这些传感器的制备方法和工作原理.最后针对单晶蓝宝石光纤与传统单模光纤难兼容的问题,介绍了蓝宝石衍生光纤的制备及其传感器的最新进展,并展望了未来蓝宝石光纤的发展方向.

蓝宝石衍生光纤及传感器研究进展

蓝宝石衍生光纤(sapphire-derived fiber,SDF)具有机械强度良好、耐高温等性能,在高温传感、分布式应力传感等方面有广阔应用前景.该文首先简要介绍了蓝宝石衍生光纤的基本特性,然后结合该课题组近几年在该方向的研究进展,对基于蓝宝石衍生光纤的布拉格光栅、法布里-珀罗腔、长周期光栅和马赫-曾德尔干涉仪进行重点讨论,分析了基于蓝宝石衍生光纤传感器的工作原理和实现方法.

光纤渐逝波耦合湿度传感器研究

提出了一种新颖的光纤渐逝波耦合湿度传感器,它是将光纤通信中常规的光纤熔融拉锥渐逝波耦合器与溶胶-凝胶材料相结合,利用溶胶凝胶材料的多孔结构,实现对水分子的吸附,这将改变溶胶-凝胶材料的折射率,从而改变光纤耦合器的分光比,达到湿度传感的目的。

伽马射线辐照对掺铅石英光纤的磁光特性影响

研究了伽马射线辐照对掺铅石英光纤磁光特性的影响。实验结果表明:掺铅石英光纤样品辐照前,在660、808、980、1310和1550 nm波长处的费尔德常数分别为3.093、1.676、1.240、0.705和0.538 rad/(T?m),均高于单模光纤的费尔德常数,且费尔德常数随着波长的增加而减小,尤其在660 nm,相比较单模光纤,掺铅石英光纤样品费尔德常数提高了20.82%。经伽马射线辐照后,掺铅石英光纤样品的费尔德常数随着辐照剂量的增加而增大,尤其在5 k Gy剂量,其费尔德常数增加了41.94%,而单模光纤仅增加了33.04%。掺铅石英光纤通过掺杂及辐照的手段提高了费尔德常数,在大电流传感领域具有重要意义。

光纤法布里珀罗声发射传感系统

实现了一种由多个光纤法布里珀罗传感器构成的声发射传感系统,可用于变压器局部放电的检测与定位。该系统利用光纤法布里珀罗声发射传感器实现信号采集,利用门限检测的方法实现信号检测,并通过计算信号达到不同传感头的时延差实现放电源的空间定位,具有传感头尺寸小、系统结构简单、抗电磁干扰性能强等优势。

抗辐射保偏光纤的制备及其特性研究

本文通过对保偏光纤进行光漂白与低温相结合处理的方式,来提高光纤的抗辐射性能。保偏光纤再经过1.0 kGy的高剂量预辐照处理后,其损耗会明显增大。随后采用980 nm的激光对光纤进行光漂白处理,其损耗并没有发生明显变化。但是,处理后的样品在小剂量辐照条件下其光纤传输呈现先减小后增大的趋势。对于通过液氮进行冷处理的预辐照样品,其光纤传输损耗得到明显的降低,同时光纤经过小剂量辐照后的损耗同样也具有先减小后增大的现象。最后,将两种处理方式相结合,一方面可以有效地降低预辐照光纤的传输损耗,另一方面也使得保偏光纤在小剂量辐照的条件下,使其传输损耗具有减小的趋势,大大提高了保偏光纤在小剂量辐照条件下的抗辐照特性。

一组基于Tensorflow的CNN-RNN的融合架构实验

卷积神经网络对于静态局部结构有很强的抽象表达能力,循环神经网络能够从动态变化的序列数据中学习到时间上的关联性。如果将卷积神经网络和循环神经网络的优点进行结合,设计一种CNN-RNN的融合网络,那么在处理图像序列时,融合网络应能够提取更合适的特征表示,达到更好的识别效果。基于tensorflow深度学习框架,尝试多种可能的CNN-RNN融合框架,并使用CK+表情数据集进行测试,结果表明CNN-RNN框架能够有效地提取表情序列的特征,分类效果比CNN有明显的提升。

环形光纤声光耦合器构成的光时分复用器的理论研究

该文根据声光耦合理论,提出一种由环形光纤声光耦合器构成的新型全光时分复用器.从理论上分析了环形光纤声光耦合器的移频耦合特性,由该种耦合器的级联可实现8×2.5Gbs光时分复用(OTDM),并利用光纤声光耦合器分光比与工作波长可调性,避免了常规OTDM方法对器件性能的高要求.最后指出采用多个射频源作用于光纤声光耦合器可同时对多波长光脉冲时分复用产生高码率光脉冲信号.理论上的分析和仿真,表明了实现该器件的可行性.

前列腺癌病人的组织拉曼光谱检测与分析

前列腺癌是人类健康的杀手,前列腺癌的早期检测诊断、合理的手术方案以及有效的药物治疗都有助于前列腺癌的治疗。选取24例前列腺良性增生、7例低危前列腺癌、21例高危前列腺癌的组织进行拉曼测量,对拉曼光谱减去荧光背底并平均,利用主成分分析-线性判别分析法对3组不同病理情况的前列腺组织的拉曼光谱进行分类。实验结果表明,拉曼光谱结合主成分分析-线性判别分析法可以对不同病理情况的前列腺组织进行分类,其准确度为94.2%。还对前列腺良性增生和前列腺癌、低危前列腺癌和高危前列腺癌分别进行分析分类。其中前列腺良性增生和前列腺癌的分类准确度为91.7%,低危前列腺癌和高危前列腺癌的分类准确度为100%。研究结果显示前列腺组织的拉曼光谱具有应用于前列腺癌诊疗的临床应用前景。

基于FBG传感器的光伏电站箱变设备的温度监测

针对光伏电站箱变设备在运行过程中的产热问题,基于光纤布拉格光栅传感技术,设计了温度在线实时监测系统,实现了对箱变进线柜中变压器、输电线缆接头、箱体壳等11处关键点温度的在线实时监测。对监测所得结果,分析了24 h的温度数据,很好的反应了监测点的温度变化情况,所得温度数据,可用于进一步开发保护预警系统。与传统测量方法相比,光纤布拉格光栅传感技术具有绝缘、耐高压、抗电磁干扰能力强等优点,并可应用于不同电学环境的温度监测。

基于2×2光纤耦合器和磁流体薄膜的磁光开关理论与实验

提出一种基于2×2熔锥型光纤耦合器和磁流体薄膜的光纤磁光开关.理论分析和实验结果表明,当锥形耦合区外部磁流体薄膜折射率随外加磁场变化时,耦合器的输出光功率会发生相应的改变,可以实现光的开关功能.数值计算与实验测量结果基本一致,其开关隔离度大于26 dB.

单个乳腺癌细胞表面增强拉曼光谱研究

将内吞进入细胞内部的金纳米颗粒作为表面增强拉曼散射光谱的活性增强基底,通过共聚焦显微拉曼光谱仪测试单个人乳腺癌细胞(MCF-7)的常规拉曼光谱和表面增强拉曼光谱,并进行了初步峰位归属分析及不同拉曼峰强度柱状图对比分析。实验结果表明,内吞金纳米颗粒的单个MCF-7细胞的表面增强拉曼光谱相比于常规拉曼光谱包含更多的细胞生化物质拉曼信号,并且谱线强度有显著增强。由于细胞中各种生物分子在结构和含量上的变化可以反映细胞代谢及病理变化,因此,以具有高灵敏度的金纳米颗粒作为生物分子探针可能成为探测细胞内部组分信息的一种有效的方法,基于内吞金纳米颗粒的单个MCF-7细胞SERS技术在乳腺癌的诊断和治疗方面具有广阔的应用前景。

半导体锗芯光纤拉丝过程中的芯-包层流速差异研究

半导体芯光纤因其特殊的光电特性而受到广泛关注。由于纤芯和包层材料之间的性质差异,制备高质量的半导体芯光纤比传统掺杂石英玻璃光纤更为困难。以锗芯光纤为研究对象,通过有限元法,模拟仿真了激光拉制锗芯光纤的动态过程,研究了拉制过程中芯层锗和包层石英玻璃材料的流速差异,以及不同拉丝速度对其流速差异的影响。仿真结果表明:在预制棒颈缩区,芯层锗和包层石英玻璃材料的流速差异最大,且不同拉丝速度对预制棒芯层锗和包层石英玻璃材料的流速影响不同。

基于光纤熔接与抛磨技术的硅锗芯光纤F-P腔温度传感器

光纤法布里-珀罗(F-P)腔传感器作为温度传感器,应用广泛。提高光纤制作材料及成分的光电特性有利于提高温度传感器的灵敏性。基于光纤熔接与抛磨技术制备了一种基于硅锗芯光纤的F-P腔温度传感器,其制备过程为:先用优化的熔接参数将普通单模光纤与硅锗芯光纤熔接,再通过光纤抛光的方式抛磨硅锗芯光纤,其长度可通过观察抛磨过程中反射光谱的自由光谱范围精确控制。实验结果表明:熔接端面光滑平整,其反射光谱的强度比单模光纤平端高7. 7 dB;硅锗芯光纤F-P腔传感器具有较高的温度灵敏度,可达116. 1 pm/℃。