用于生物量浓度在线检测的光纤衰减全反射传感器

为了在生物膜滴滤塔降解有机废气过程中实现生物量浓度的测量,设计了光纤衰减全反射(ATR)生物量浓度传感器,给出了传感器组成原理、结构参数、光路分析及其理论解释。根据光波进入光密介质(Si晶体)与光疏介质(生物菌液)的分界面时所产生的隐失波现象,以及生物菌液对隐失波的散射和吸收引起接收光能量变化的物理机理,建立了一种新的生物量浓度测量方法。实验选用可见光源,在25℃恒温情况下对生物量浓度测量进行了实验研究。实验结果表明:测量结果的相对误差均值为2.217%,基本上满足生物量浓度在线测量要求。该传感器的设计原理和方法具有一定的普遍意义,可应用于制剂、制酒、生化等行业。

全反射光子晶体光纤特性分析

通过引入几个较大空气轴,设计了几种全反射光子晶体光纤(toatl internal reflection photonic fiber).运用平面波展开法(plane-wave expansion method)和频域有限差分方法(finite-diflerence frequency-domain method)对它们的约束模式、有效折射率和归一化频率等特性进行了分析.结果表明当第一圈填充率(d/Λ)改变时其约束模式、有效折射率和归一化频率有明显的变化,对设计低损耗光纤有一定的作用.

全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗研究

应用多极法对全反射导光型光子晶体光纤的基模损耗进行了数值模拟,研究了结构参量如空气孔直径、孔距和包层空气孔层数等在1.31和1.55μm处对基模损耗特性的影响。研究发现,随着波长的增大,光纤基模损耗近似呈指数增大;通过选择高空气填充率的结构和增加包层空气孔的层数,都可以显著降低光纤基模损耗。其中,包层空气孔层数对基模损耗的影响最大,空气孔直径次之,孔间距最小。

基于空芯光纤-衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术的骨关节炎不同病期的有监督识别

衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术(ATR-FTIR)可实现微量样本的快速可靠的在体红外光谱检测。本研究采用自行搭建的空芯光纤(HOF)ATR-FTIR探针技术,结合主成分分析(PCA)及Fisher判别(FDA)算法,对不同病变阶段(健康,病变8周、3个月、7个月)比格犬的骨关节炎(OA)离体样本进行原位鉴别分析。对初始样本识别正确率为100%;各组分别选取一独立样本作为预测组,预测组样本识别正确率为100%;所有交叉验证的识别率均超过95%。本方法能客观地准确鉴别不同病变阶段的OA样本,可作为不同OA病变阶段的诊断参考。结合主观的OA评分结果,HOF-ATR-FTIR技术在OA的在体原位临床诊断中具有重要的应用价值,有望为OA提供更加客观精确的光谱分级和分期结果。

光纤传像束原理及其应用

光纤是现代通信网络的骨干,尤其是在大容量数据通信中。光纤作为传感器材料也得到了广泛应用,但却很少有人知道光纤还有一个特殊的作用,那就是传像。传像就是指将影像通过光纤直接传输,而中间不再经过类似于光通信那样的信号转换过程。本文阐述了光纤传像束的工作原理并着重介绍了光纤传像束在工业、医疗以及军事等方面的应用。

基于HOF-ATR-FTIR光谱学的乳腺癌的蛋白质二级结构变化及识别研究

衰减全反射傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱技术可以用来直接测量生物组织的红外光谱。本研究首次采用自制的空心光纤(HOF)-ATR探针耦合FTIR光谱仪实现了健康和癌变乳腺组织原位光谱探测。利用去卷积、二阶导数和曲线拟合方法对所测光谱的酰胺I带(1700-1600 cm-1)进行了分析,获得了乳腺组织中蛋白质各二级结构的含量信息。发现癌变和正常乳腺组织的二级结构组成有明显差异,即癌变乳腺组织中β-折叠、无规卷曲和非典型螺旋的含量要低于正常乳腺组织,α-螺旋和β-转角的含量要高于正常乳腺组织。二级结构含量分析发现,乳腺癌变时胶原蛋白和丝心蛋白在减少,α-角蛋白的合成明显增加,初步揭示了相关癌变机制。进一步分别采用酰胺I带和全光谱建立偏最小二乘判别模型,发现仅用酰胺I带建立的判别模型判别准确性(81.8%)和模型稳定性都明显低于全光谱模型(97.0%)。这表明酰胺I带虽然包含蛋白质二级结构变化的大量信息,但仍不足以代替其它主要生物成分的变化以精确分辨癌变组织。本研究表明,基于HOF-ATR-FTIR光谱技术对乳腺组织中蛋白质二级结构的研究可以在分子水平上深入分析和理解乳腺组织癌变机理,并同时提供一种对组织癌变进行原位检测和精确识别的有效方法。

Er^(3+)-Yb^(3+) Co-Doped Fiber Ring and Line Laser

Er3+-Yb3+ co-doped fiber of 2 m long is used as the laser gain medium. Two fiber lasers with different structures have been set up, one is the line cavity fiber laser with the dielectric mirror being replaced by an all-fiber reflecting mirror,the other is the ring cavity all-fiber laser. Both set-ups have achieved lasing operation at the wavelength of 1.53 μm. Pumped by the 1 064 nm light from all-solid-state Nd ∶YAG laser, the two fiber lasers at 1 530 nm are operational. Their output powers are 7.8 mW and 2 mW with 130 mW and 160 mW pump powers.