弯曲光纤布拉格光栅靶式流量传感器的研究

设计了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的弯曲靶式流量传感器,采用COMSOL软件仿真了弯曲靶臂受力时的应变分布规律,并将两支FBGs分别粘贴于靶臂的外侧和内侧进行应力测试,仿真与实验结果表明在外力作用下靶臂外侧和内侧分别产生拉应变和压应变,FBGs反射中心波长产生红移和蓝移。同时,测试了该结构的温度特性,在20℃~40℃两支FBGs反射中心波长均与温度呈线性关系,从而可消除温度对测量结果的影响。随后搭建了弯曲靶式FBG流量传感器测量装置,在0~800L/H范围内的测量结果表明,两支FBGs反射中心波长与水流量呈较好的线性关系,其流量灵敏度为48L/H。

双光束抽运对全光Cs原子磁力仪灵敏度的影响

原子磁力仪的灵敏度直接取决于抽运光对原子的极化率。分析了Cs原子气室中充入13 332.2Pa He缓冲气体,两束抽运光频率分别锁定在Cs原子D1线F=4→F′=3和F=3→F′=4共振跃迁线时,基态和激发态各磁子能级上粒子数变化的动力学过程,发现在抽运光的持续作用下Cs原子基态F=3和F=4各磁子能级上的粒子被完全抽运至|F=4,mF=4>态,Cs原子极化率达到最大值。同时,实验结果证明双光束抽运有效提高了磁力仪响应特性曲线的信噪比,从而使原子磁力仪的灵敏度提高了34%。

双对称性破缺Au-TiO_2-Ag三层纳米杯的LSPR特性研究

设计了一种双对称性破缺Au-TiO_2-Ag三层纳米杯结构,采用有限元方法分析了其局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)特性,并采用等离激元杂化理论对LSPR现象进行理论分析。分别仿真了入射光偏振态、核壳结构参数和外界介质折射率对Au-TiO_2-Ag三层纳米杯消光光谱的影响。研究结果表明,当入射光偏振方向垂直于对称轴方向时,可将反对称横向耦合模式ω-⊥〉1的共振峰波长调谐至近红外区域1100nm附近,同时该模式共振波长随外界介质折射率的增大产生红移,这一特性可在生物传感领域得到广泛的应用。

基于倾斜光纤光栅的液位传感特性研究

研究了一种基于倾斜光纤布拉格光栅(TFBG)的液位传感器,利用OptiGrating软件仿真分析了外界折射率和温度对TFBG透射谱的影响,仿真结果表明,当外界折射率为1.408~1.444时,TFBG透射谱包层模的透射谱幅值随外界折射率的增大逐渐减小,且不受温度的影响,但峰值波长随温度升高而增加。同时,搭建了液位和温度测量实验装置,对不同浓度的5种甘油溶液进行液位测量,并采用包层模归一化面积作为液位测量量度来提高灵敏度,证实随着液位的升高,归一化面积逐渐减小,且溶液折射率越接近包层折射率,液位测量灵敏度越高。同时,可利用TFBG布拉格谐振峰中心波长的漂移量与包层模归一化面积实现温度与液位的同时测量。

弯曲光纤光栅温度与应力传感特性研究

光纤布拉格光栅(FBG)是利用纤芯折射率的周期性变化实现传感的光纤器件,消除待测参量与温度的交叉敏感性是其在应用过程中必须解决的关键问题。采用典型的双光栅结构,分别将两支FBG粘贴于弯曲金属薄片的内侧和外侧,测量金属薄片在温度与应力作用下FBG的反射波长。实验结果表明,两支光栅的反射波长随温度升高而增加、与应力成相反的线性变化关系。根据此现象可有效消除温度变化对FBG的影响,实现应力测量。