金属基底增敏的干涉型高温光纤传感器

为了实现对井下潜油电泵机组温度的实时监测,设计了一种由粗锥型单模--多模--单模(Coarse Cone Singlemode-Multimode-Singlemode,CCSMS)构成的马赫--曾德尔干涉(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)型高温光纤传感器。该结构采用直接熔接的方法将单模光纤与多模光纤相熔接;接着通过调整熔接机的熔接参数,在单模光纤上制作出粗锥结构;最后将制备的结构嵌入铜基板的U型槽中,实现传感器的增敏封装。对封装后的传感器的温度响应特性进行了测试。实验结果表明,在40~250℃的温度范围内,该传感器实现了灵敏度为124.9 pm/℃的温度传感。对其稳定性和重复性进行了测试。结果表明,传感器的稳定性最大误差约为0.44%,重复性最大误差约为2.29 pm/℃。该传感器具有灵敏度高、重复性和稳定性好的特点,有望用于油气井下潜油电泵机组的温度监测。

基于相变材料的慢光和吸收可切换多功能太赫兹超材料

基于相变材料Ge_(2)Sb_(2)Te_(5)(GST)设计了一种太赫兹超材料,在太赫兹波段实现了慢光和吸收功能的切换.该超材料由三部分构成,分别是金环构成的微结构层、SiO_(2)介质层和GST薄膜.研究结果表明:当GST薄膜处于绝缘态时,由于两个谐振环的电磁诱导透明效应,入射THz光脉冲通过该THz超材料时群速度会减慢,最大群延迟可以达到3.6 ps;当GST薄膜转变为金属态时,THz超材料可实现双波段吸收,在0.365 THz处吸收率可以达到97%,在0.609 THz处吸收率可以实现完美吸收(吸收率100%).另外还研究了该THz超材料的入射光偏振不敏感特性,发现当入射光脉冲的偏振角从0°变化到90°时,THz超材料的慢光和吸收特性不受影响.所设计的THz超材料在光缓存器、光传感器、光开关等领域具有潜在的应用价值.

无增敏材料修饰的高灵敏度光纤湿度传感器

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0.99226,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。

基于模间干涉的反射型全光纤液体折射率传感器

基于模间干涉原理设计并实验制作了一种反射型全光纤液体折射率传感器,该传感器是由一段无芯光纤熔接在两个单模光纤之间制作而成。其工作原理是由单模光纤和无芯光纤耦合点处激发出高阶模式,经过末端单模光纤端面的反射,在无芯光纤和单模光纤界面发生二次耦合,从而形成模间干涉。数据处理后可得,在氯化钠、甘油和蔗糖溶液中传感器有不同的折射率灵敏度,每种溶液分别为-104.14345dB/RIU、-153.91078dB/RIU和-95.40521dB/RIU。温度灵敏度为35.27pm/℃,温度在强度上的改变对折射率的测量影响非常小,相对于该波峰波长漂移量可以忽略不计,温度的串扰较小。所提出的传感器具有结构简单、机械性能优良和灵敏度高等优点,在液体折射率的监测领域具有一定的应用潜力。

基于EIT超材料的太赫兹慢光效应研究进展

太赫兹(Terahertz, THz)波在无线通信、生物医学、无损检测、军用雷达等领域具有潜在的应用前景。研究THz慢光效应对THz通信和检测技术具有非常重要的实际意义。目前已报道的THz慢光效应研究还面临一系列问题。由于具有结构设计灵活和电磁特性可设计的特点,电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency, EIT)超材料为THz慢光效应提供了崭新的研究平台。介绍了基于EIT超材料的THz慢光效应的基本原理以及近年来的研究进展,并对THz慢光效应的发展趋势进行了分析和展望。

银纳米粒子修饰半导体薄膜SERS基底的仿真研究

设计了一种银纳米粒子(Ag NPs)修饰的半导体薄膜锗(Ge)表面增强拉曼散射(SERS)基底。利用时域有限差分(FDTD)方法仿真分析了该SERS基底的消光光谱、局域电场和SERS特性,考察了Ag NPs半径和Ge薄膜厚度对SERS基底拉曼散射信号增强的影响。对比分析了硅(Si)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)和Ge薄膜对SERS基底拉曼散射信号增强的影响。研究发现:Ag NPs半径和半导体介电常数都会影响SERS基底拉曼散射信号的增强。通过计算发现,在半导体薄膜厚度为10 nm时,Ag NPs/Ge薄膜SERS基底在633 nm入射光激发下产生的增强因子(EF)高达7.02×10^(7),对拉曼散射信号的增强作用最佳。