NSOM光纤超微探针的拉制及其热动力学研究

采用固定端激光熔拉法拉制NSOM光纤超微探针 ,系统地研究了控制过程中各条件参数对探针形态的影响 ,分析了拉制方法的热动力学过程 ,首次提出了探针拉制过程的热动力自恰方程组 ,并得到了其解析解 .理论计算与实验结果基本吻合 .总结了光纤超微探针拉制的经验 ,对解决NSOM光纤超微探针拉制的理论和技术问题具有指导意义 .

光纤表面等离子体共振生物探针的研究

最近发展起来的表面等离子体共振光化学传感器由于其高灵敏度、高选择性而引起了人们的极大兴趣。此种传感方式在蛋白质等生物大分子的测定、生物过程动力学分析、荧光免疫研究等方面显示了极大的应用潜力。若以针尖小于０．１μｍ的单模光纤做探头，可望实现活体、在线、微区分析。

便携式拉曼光谱仪发展综述

拉曼光谱仪已经广泛应用于分析化学、安全检查、生物医学等领域,小型化、智能化是其发展的重要方面。便携式拉曼光谱仪具有体积小、检测方便等特点,便于现场测量与分析。目前,在药物检测、机场安检、爆炸物分析等领域便携式拉曼光谱仪受到青睐。对国内外产业化和实验室的便携式光谱仪的发展进行了比较全面的综述,最后对便携式拉曼光谱仪的发展趋势进行了总结与展望。

基于超小GRIN光纤探头的F-P干涉仪测振实验

搭建基于超小GRIN光纤探头的F-P干涉仪测振的实验系统,采用高精度纳米位移台作为被测振动体目标,在解析基于超小GRIN光纤探头的集成化F-P干涉仪工作性能的基础上,对被测振动体的微小振动进行多次实验测量,采集实验测量数据并分析该集成化F-P干涉仪的实验性能。实验结果显示,在给定实验条件下,该F-P光纤干涉仪在振幅为200~300 nm时的性能参数较好,线性度最小为0.42%,对应的灵敏度为7.507 V/μm,重复性标准差最大为0.232 V;在10~100 nm与350~500 nm,干涉仪测振系统有较好的重复性,其标准差小于0.102 V。该F-P干涉仪系统具有测量微小振动的可行性,有望应用在微小振动和位移等精确测量领域。

基于辐射功率的微热板测温系统设计

为了解决微小芯片表面测温的难题,设计了一种非接触式微区测温系统。首先利用光纤探头和光功率计测量微热板的辐射功率,再结合辐射功率与温度的关系,精确地测出微热板表面50μm×50μm区域内的温度。实验测试结果与利用有限元分析软件Ansys得到的模拟结果基本一致,并且更换不同口径的光纤探头可以满足不同面积的样品的测量要求。

多光束干涉光纤FP探针脉动微压传感研究

本文提出一种面向脉动微压传感的多光束干涉光纤法布里-珀罗(FP)探针。建立探针多光束干涉波长漂移与微压传感模型,分析其在气、液相环境中微压灵敏度差异。采用化学腐蚀、放电熔接、精密切割技术制备光纤探针器件。利用医用注射器、透明柔性软管、石英插芯构建微压测试环境,通过有限元仿真分析测试环境内部压强分布情况,在气相环境压强范围14.41~85.22 kPa、液相环境压强范围4.50~26.02 kPa的测试条件下,对3支光纤探针微压传感特性进行分析。实验结果表明,气、液相环境中,探针波长均随压强增大发生红移现象,反之,发生蓝移现象;气相环境探针平均微压灵敏度可达8.210 pm·kPa,液相环境探针平均微压灵敏度可达66.720 pm·kPa,高于气相环境,与理论模型相符。选取气、液相环境中微压灵敏度最高的光纤探针进行液相脉动微压传感特性研究。实验结果表明,5个脉动周期内探针波长响应良好,且重复性误差较小。本文提出的光纤探针结构紧凑,易于制备,灵敏度高,可实现1 Hz频率范围内的脉动微压传感,为液相环境脉动微压传感提供了重要的参考价值。

一种聚苯胺膜微纳光纤氢离子浓度探针

提出了一种聚苯胺膜微纳光纤液体氢离子浓度探针,并研究了该光纤探针的氢离子浓度传感特性。传感部分由单模光纤-小芯径光纤-单模光纤对芯熔接而成,聚苯胺材料作为敏感膜涂覆于小芯径光纤。首先,对光纤探针传感原理和聚苯胺主链结构变化机理进行理论分析;然后,通过氢离子浓度传感实验进行验证并分析不同膜厚对光纤探针传感特性的影响;最后,完成液体折射率变化实验干扰测试,并评价探针响应-恢复时间和稳定性能。实验结果表明:在氢离子的作用下聚苯胺主链结构发生改变,光纤探针干涉光谱随氢离子浓度增大向短波方向漂移,检测范围随着聚苯胺膜厚增大而增大,但灵敏度与线性度均有明显下降;氢离子浓度范围在10^(-6)~10^(-1)mol/L时,光纤探针灵敏度为-15.74 nm/mol/L,响应与恢复时间分别为25 s和35 s。实验验证了聚苯胺膜与氢离子反应后的光学性质变化,同时也为液体氢离子浓度检测提供了一种新的方法。该光纤氢离子浓度探针还具有固膜强度高、制作简单和成本低等优点。

光纤测头在小型气体激光器微深孔检测中的应用

小型气体激光器腔体增益孔的直径小于1 mm,深度大于10 mm,长径比大,传统的方法很难对其进行测量。为了解决这种微深孔的测量问题,介绍了一种接触测量与光学测量相结合的方法。将末端带有发光球的光纤伸入待测孔中,在待测零件孔中做x、y方向移动,当球与孔壁接触后,会引起球心做相应的运动,利用CCD捕获发光球的球心,通过图像处理,可得出接触点处测头球心的xy坐标,拟合多点测量结果,从而实现深孔的直径、圆柱度及直线度等参数的测量。还通过亚像素边缘检测技术提高了系统的测量精度,最后采用0级标准环规对系统进行了验证,其测量结果的重复不确定度优于0.4μm。并对深度为15 mm、直径为0.6 mm的孔在三维测量显微镜上进行了测量,实验证明此测量方法为大长径比的孔的检测提供了一种可行的方法。

基于超小自聚焦光纤探头的SS-OCT测振方法研究

采用高精度纳米位移台作为被测振动体目标,研究基于超小自聚焦(GRIN)光纤探头的扫频光学相干层析成像(SS-OCT)测振技术。解析基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT工作性能,理论上该系统可测振动的最大峰峰值达12.5 mm,最大频率达25 kHz。搭建相应的测振实验系统,并进行微小振动的测试及分析。结果显示,设置纳米位移台振动峰峰值范围1 nm~5μm、频率范围1~200 Hz,该集成化SS-OCT测振系统可测出频率1 Hz、峰峰值6 nm及以上的微小振动。对振幅为25 nm、频率为10Hz的单频正弦振动信号,系统的重复性实验标准偏差为0.003。结果表明,基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT系统具有测量微小振动的可行性,为进一步研究其在微小振动和位移等精确测量领域的应用提供了实验基础。