波纹方管吸能盒的耐撞性分析与参数优化

为提升汽车吸能盒在轴向冲击下的耐撞性,首先在传统方管吸能盒中引入波纹结构设计了3种波纹方管吸能盒,以传统方管吸能盒与波纹方管吸能盒的耐撞性分析来获得结构参数对波纹方管吸能盒吸能性能的影响规律。然后选取全边波纹方管吸能盒的波纹幅值、数量、厚度和材料为设计变量,以最大化比吸能、最小化峰值压溃力为优化目标,进行多目标优化。结果表明,优化后的全边波纹方管吸能盒较传统方管吸能盒的比吸能上升168.1%,峰值压溃力下降85.5%,优化效果显著。

侧边抛磨SMS光纤传感器

采用轮式侧边抛磨技术对单模多模单模光纤结构的多模光纤部分进行侧边抛磨处理,研究了不同抛磨深度情况下该光纤结构对环境折射率的传感特性.结果显示,单模多模单模光纤结构的光谱特性曲线中存在多个损耗峰,这是由多模光纤中多种高阶模式相互干涉形成的.当单模多模单模光纤结构被侧边抛磨到接近纤芯时,光谱没有发生较大变化,只是各损耗峰波长发生了不同程度的漂移;但是,当抛磨掉部分纤芯时,单模多模单模光纤结构的光谱曲线发生较大变化,抛磨后单模多模单模光纤结构对外环境折射率变化敏感.当抛磨区深度为10μm,长度为20mm时,折射率传感器的最高灵敏度只有703.2nm/RIU;当抛磨区深度为15μm时,最高灵敏度为798nm/RIU;当抛磨区深度为20μm时,最高灵敏度高可达1 190nm/RIU.研究表明,通过侧边抛磨单模多模单模光纤结构可实现一种新型的光纤折射率传感器,且可通过增加抛磨深度来提高该传感器对折射率的传感灵敏度.

基于U型弯曲光纤模间干涉的折射率传感

研究了去包层U型弯曲光纤的折射率传感特性．首先根据模间干涉理论，分析了U型光纤传感器的传感原理，指出干涉谱损耗峰波长与环境折射率和弯曲半径有关．利用单模光纤（SM-28）实验制作不同曲率半径的U型光纤传感器，把传感器的U型部分浸入不同折射率的液体中，研究其折射率传感特性．当U型光纤曲率半径为2．5～5．0mm时，传输光谱中均能观察到明显的模间干涉现象；当液体折射率从1．30RIU变到1．43RIU时，光谱损耗峰波长发生红移，且弯曲半径越大，折射率传感灵敏度越高；在曲率半径为5mm时灵敏度为207nm／RIU（折射率1．30～1．40RIU）和1220nm／RIU（折射率1．40～1．42RIU）．干涉峰的波形参量（半高宽、对比度）决定于包层模和纤芯导模之间的比例，当曲率半径为4mm时，损耗峰半高宽最小达3．2nm．综合半高宽和灵敏度两个参量，得出曲率半径4．5mm的U型光纤传感器品质因素最高，分别为43．1RIU-1（折射率1．30～1．40RIU）和191．2RIU。（折射率1．40～1．42RIU），可直接由SM-28单模光纤制成，且制作工艺简单、成本低、机械强度高不需要任何特殊处理，具有很好的应用前景．

光纤耦合三角形金柱阵列的等离子体共振

为了满足表面等离子体传感器高灵敏度、高线性以及较大测量范围的需求,提出侧边抛磨光纤耦合的三角形纳米金柱阵列等离子体共振传感模型.用有限元法仿真得出侧边抛磨光纤倏逝场激发出三角形纳米金柱的三种等离子体共振模式,分别为传输等离子体、三角形纳米金柱的本征等离子体和柱间等离子体,在传感器透射谱中呈现三个共振波谷.本征等离子体和柱间等离子体均属于局域等离子体,所对应的共振波谷对外界环境折射率的灵敏度较低但具有很高的线性度.传输等离子体对应的波谷随折射率变化灵敏度很高且呈非线性关系,优化后三角形金柱阵列设计中,当折射率为1.38~1.42RIU时,灵敏度高达12 882nm/RIU.该传感结构集成了侧边抛磨光纤的强倏逝场,具有传输等离子体的高灵敏度、局域等离子体的高线性度和大测量动态范围等优点,有重要的研究意义和实用价值.

便携式定量荧光免疫分析仪

介绍了一种基于荧光免疫与免疫层析技术原理，可对人体血液中C-反应蛋白浓度进行定量检测的便携式荧光免疫分析仪。仪器以MSP430F1611微处理器为主控芯片，配合光电检测模块、机械扫描模块和控制与信息处理模块实现对c一反应蛋白的定量检测。C-反应蛋白与荧光标记物发生免疫反应后聚集在试纸条的检测带上，仪器通过测量检测带上荧光物质的含量，参照标准浓度曲线就可计算出待测样本溶液的浓度。实验数据表明，该仪器C-反应蛋白浓度的线性检测范围为1．00～27．00mg／L，检测稳定性C．V值〈7．00％（2．00～20．00mg／L），最低检测浓度为0．36mg／L，技术指标达到临床检测的要求。

侧边抛磨光纤的光谱调制型表面等离子体共振传感研究

表面等离子体共振传感是基于光学消逝波与金属表面等离子体波共振的一种高灵敏度、快速、无标记的测量方式。光纤的表面等离子体共振传感具有在线测量、体积小、抗电磁干扰等优点。为提高折射率传感灵敏度，采用轮式侧边抛磨法抛磨掉多模光纤的全部包层和部分纤芯，并采用溅射法在光纤抛磨区先镀高折射率的铬层然后镀金膜，制作了侧边抛磨光纤表面等离子体共振传感器。研究结果表明：该传感器可实现液体折射率在1.333～1.431 RIU范围的测试，平均光谱灵敏度为4.11×103 nm · RIU -1，在1.417～1.431 RIU折射率范围内光谱灵敏度达1.09×104 nm · RIU -1，折射率测量范围和光谱灵敏度均优于已报道的结果。此外，该传感器具有良好的稳定性与重复性实验测试，最小分辨率约为3.6×10-5 RIU。该传感器光谱灵敏度高、检测范围大、尺寸小及良好的稳定性与重复性等优点，可被用于食品检测、环境监测、生物医学检测等相关领域。

基于光纤侧边抛磨技术的醋酸浓度光纤传感器

演示了两种利用光纤侧边抛磨技术制备的用于醋酸浓度检测的光纤传感器。其中一种光纤传感器采用轮式抛磨法对光纤光栅的光栅区包层进行侧边抛磨加工而成,将醋酸溶液覆盖于光纤光栅的抛磨区,利用侧边抛磨光纤光栅反射峰波长的变化对醋酸浓度进行测量;另一种光纤传感器采用轮式抛磨法对普通单模光纤包层进行侧边抛磨加工而成,将醋酸溶液覆盖于光纤抛磨区,利用抛磨光纤插入损耗的变化对醋酸浓度进行测量。两种光纤传感器的实验都表明:光纤包层抛磨表面与纤芯的距离越小,测量分辨率越高。剩余包层厚度为0μm的侧边抛磨光纤光栅传感器测量醋酸溶液浓度分辨率为6.67%;剩余包层厚度为0.5μm的侧边抛磨光纤传感器测量醋酸溶液浓度分辨率为0.55%。

确定光子晶体光纤轴向方位角的侧视光强特征法

光子晶体光纤轴向方位角的确定在光纤器件的加工制作中具有重要的意义.采用平行光侧向照射光子晶体光纤,研究了六边形结构、混合结构以及大模场结构这三种光子晶体光纤,获取其在不同轴向方位角时的侧视光强图像.随着光纤绕轴向旋转,其光强图像出现特定的亮纹光强特征,通过分析得到亮纹光强特征值随光纤轴向旋转之间的变化关系,发现其透射光强图像的光强特征值呈现周期性变化,并与光纤空气孔结构有一定对应关系.采用Tracepro仿真模拟三类光子晶体光纤的侧视光强图像特征,在模拟侧视光强图像中,也出现随轴向旋转变化而变化的亮纹特征,模拟侧视光强亮纹变化特征与实验亮纹特征具有相似的变化规律.对比光子晶体光纤亮纹光强特征值随轴向方位角变化关系的实验曲线与模拟曲线,发现当光源平行于光纤空气孔构成的近似六边形结构的顶角连线照射时,其亮纹光强特征值出现极大值,可以实现光子晶体在特定轴向方位角的定位.

全光纤电流互感器的调制相位扰动补偿

为了提高全光纤电流互感器中的电流测量精度，针对正弦调制方案提出了一种改进的信号解调方法．首先给出了有效调制深度的表达式，分析了有效调制深度在实际工程应用中存在的3种外界干扰来源．为了克服这些干扰，采用高次谐波分量实时解出调制深度数值，以实现调制相位的扰动补偿．实验结果表明，被测电流在200．1500A范围时，改进的算法使系统的抗干扰性能提高了30倍，系统测量相对偏差维持在0．2％以下，满足高精度电流测量要求．

全光纤电流互感器中光纤λ/4波片容差分析

根据0.2级的全光纤电流互感器系统测量精度要求,在方波和正弦波两种常用的调制解调模式下,文中分析了光纤λ/4波片制作或应用中容许的误差范围。发现最大熔接角允许误差与最大相位延迟允许误差近似成二次曲线的关系。在方波和正弦波调制模式下,当相位延迟误差或熔接角度误差为零时,光纤λ/4波片的最大熔接角允许误差和最大相位延迟允许误差分别为1.816°和1.806°;3.637°和3.618°;在方波调制模式下,光纤λ/4波片的最大熔接角允许误差和最大相位延迟允许误差分别随传感电流i的增大而增大,其变化率较小,分别为1.32×10-6(o/A)、2.54×10-6 o/A;而在正弦波调制模式下,光纤λ/4波片的最大熔接角允许误差和最大相位延迟允许误差分别随传感电流的增大而减小,其变化率较小,分别-4×10-6(o/A)、-7.6×10-6(o/A).

基于洛匈棱镜的偏振度测量与空间退偏度分析方法研究

空间平均型退偏要求退偏后的光束不仅具有低偏振度,还要求避免偏振态的空间带状连续分布.为了实现光束偏振度的测量和空间退偏度的观察,提出基于洛匈棱镜的偏振度测量方法,理论推导了偏振度和各个光功率测量值之间的关系,设计了实验装置,并与全偏振度测量方法进行对比.结果显示:两种测量方法得到的偏振度相对偏差为0.192%,但洛匈棱镜能将o光和e光在空间分离,能对光束偏振态的空间分布进行观测.基于洛匈棱镜的偏振度观测方法结构简单,操作方便,在偏振度和偏振态的空间分布的同时观测中有重要应用.

微纳光纤偏振分束器特性研究

采用3维全矢量光束传输法研究两相邻微纳光纤的偏振耦合特性,证实利用微纳光纤偏振耦合特性能很好地实现偏振分束,构成光纤偏振分束器.在保证偏振分束性能的条件下,通过研究微纳光纤偏振分束器的几何特性对偏振分束性能的影响,优化设计了微纳光纤耦合型偏振分束器,得到耦合区的最优参数为直径0.9μm、间隙0.5μm及耦合长度218μm.结果表明,在1.55μm工作波长处分束器可实现偏振分束输出,其带宽约为10 nm,耦合区长度容差为±2μm,直径与间距容差均为-3～2 nm,偏振消光比大于15 dB.

增强偏振态二维无序分布特性的光学晶体退偏器

针对光楔型退偏器输出光偏振态存在的条形带状分布问题,文中通过增加晶体斜面结构和光轴方向复杂组合,设计和制作了一种具有增强偏振态二维无序分布特性的光学晶体退偏器,增强了偏振态在二维通光平面内的无序分布。仿真和实验显示,出射光在通光平面内偏振态连续条形带状分布明显减弱,有效改善了退偏光的偏振态二维分布均匀性。晶体斜面结构和光轴方向的组合越复杂,偏振态二维分布将会越无序,退偏效果也越好。

世界遗产景区门票涨价原因的置疑

近几年来,世界遗产景区的涨价之风愈演愈烈,引起了社会各界的极大关注。本文首先阐明了世界遗产景区门票价格管理的特殊性,在此基础上对世界遗产景区普遍持有的涨价理由进行了一一辨析,接着从经济学角度对世界遗产景区门票持续上涨的根源进行了探析,指出了景区政策性负担及由此带来的预算软约束才是世界遗产景区门票持续上涨的根本原因。

微米光纤耦合型环境折射率传感器

本文展示一种由两根微米光纤构成的耦合型环境折射率传感器。微米光纤表面存在倏逝波,芯外介质折射率微小的改变将引起倏逝场分布变化,从而导致能量在耦合器两臂中的重新分配。本文通过测量耦合器两端出射光功率的比值来对葡萄糖溶液的浓度进行传感,实验结果表明该微米光纤耦合型传感器的浓度传感灵敏度可达1.58 mol·L^(-1)。本文用耦合模理论详细分析了两根相邻微米光纤的耦合效率与芯外介质折射率之间的关系,发现减小耦合区的光纤的直径,增大入射光波长或增大耦合长度,都可以进一步提高这种传感器的灵敏度。

侧边抛磨单模光纤表面等离子体传感器的设计和优化

光纤表面等离子体共振传感器具有体积小、抗电磁干扰,可以实现在线实时远距离检测的优点。为提高传感器的性能,建立了侧边抛磨光纤表面等离子体共振传感的物理模型,分别研究了侧边抛磨光纤的剩余厚度、银膜层的厚度对传感器的灵敏度、共振峰的深度和半高全宽等的影响。结果表明:光纤剩余厚度越小,表面等离子体共振现象越强;随银膜层的厚度增大,共振峰的宽度变宽,而传感器的灵敏度呈现非单调变化。通过综合表面等离子体共振传感器的折射率传感灵敏度和共振峰半高全宽,提出了质量因数作为传感器的优化指标,并最终得到最优化的设计方案为光纤剩余厚度为66.5μm,银膜的厚度为50nm,此时质量因数达到98.67。

基于荧光淬灭原理的光纤氧传感器的实验研究

基于荧光淬灭原理的光纤氧传感器一直是许多研究工作的重点。介绍了一种制作简单、成本低的光纤氧传感器制造方法。该方法基于荧光淬灭原理,在光纤末端涂覆荧光材料铂八乙基卟啉(PtOEP)实现的。传感器中荧光材料被395nm的紫光激发,并由Y形光纤引导,使用广州犀谱光电USB2000+光谱仪记录荧光的发光强度时序图。最后得到的PtOEP的( I 0/ I 100 )-1的值为0.78,即光纤氧传感器的灵敏度为0.78,而且,斯特恩-沃尔默(Stern-Volmer)图显示出很好的线性特性。从氧气到空气环境的响应时间为24 s,从空气环境到氧气的响应时间是5 s。结果表明,基于荧光淬灭原理的光纤氧传感器具有较高的灵敏度和更快的响应时间。

基于侧边抛磨光纤的表面布拉格光栅温度传感器

为了实现在侧边抛磨光纤(SPF)上制作布拉格光栅结构并提高器件设计灵活性,利用重铬酸盐明胶(DCG)作为光刻材料,提出一种新型的光纤表面布拉格光栅制作方法并对该器件温度传感特性进行研究。使用轮式抛磨系统制作SPF,并在SPF侧抛面上旋涂DCG,通过干涉光束曝光显影制作表面布拉格光栅。光谱测量表明:带有布拉格光栅的侧边抛磨光纤在1 480.2nm处有透射谷,在相应位置反射谱有明显反射峰,其调制幅度达到15.9dB,这是由于表面光栅的布拉格反射所致。温度传感实验表明,该布拉格反射峰的温度灵敏度为17.84pm/℃。这种器件已在光纤传感和光纤滤波器等方面获得应用。

基于侧边抛磨光纤传感器的便携式折射率检测仪

基于单模和多模侧边抛磨光纤对不同折射率液体的光敏性不同的原理,以MSP430F149微处理器为主控芯片,配合光源、光探测器、折射率检测模块和控制模块,设计开发了便携式折射率检测仪。实验数据表明,基于侧边抛磨光纤的折射率检测仪可以用于折射率的定量分析和定性判别分析;仪器的光功率标准差<5%,折射率标准差<0.02%。实现了基于侧边抛磨光纤的折射率检测仪的一体化、便携化、商品化。

基于侧边抛磨光纤的传感技术研究综述

随着光纤微加工技术的发展,侧边抛磨光纤(side polished fiber,SPF)在光纤传感器领域开辟了一个新纪元。在普通通信光纤的基础上,通过完全或者部分去除一段长度的光纤包层形成传输光场的“泄漏窗口”,利用光场与物质相互作用来激发、控制、探测光纤纤芯中的传输光场,从而制备了各种基于倏逝场的传感器。优化光纤的抛磨参数和导模特性是实现高性能光纤传感器的关键。侧边抛磨光纤具有可靠的机械性能和极小的插入损耗、偏振相关损耗,使其成为研究“光纤上实验室”的优质平台。本文综述了基于侧边抛磨光纤传感器的原理、分类、研究进展和应用领域。