基于光纤端面双光子聚合微柱的丙酮气体传感器

随着社会经济水平的不断提高,糖尿病患者的数量和比例正在迅速增加。目前糖尿病人的血糖浓度监测都是通过血糖仪实现,这种有创的方法不仅繁琐,还会给病人造成负担和痛苦,不适合作为糖尿病患者血糖浓度的长期监测手段。呼吸气体中的丙酮浓度可以反映人体的血糖浓度,因此,可以用无创的方式,通过测量呼吸气体中丙酮的浓度来达到对糖尿病人血糖浓度监测的目的。通过飞秒激光诱导的双光子聚合技术,在单模光纤端面制备了聚合物微柱,设计了一种用于丙酮气体浓度检测的新型光纤传感器。当构成微柱的聚合物材料吸收丙酮气体后,由微柱结构与光纤端面构成的法布里-珀罗干涉仪的反射光谱会发生相应的漂移。传感器对丙酮气体浓度的检测范围为1×10^(-9)~1×10^(-3),检测下限达到1×10^(-9),传感器具备对呼吸气体中低浓度丙酮气体检测的能力。该传感器具有高灵敏度、高集成度、简单易用等特点,有望通过无创的呼吸检测方式,成为糖尿病人血糖浓度检测的新手段。

飞秒激光逐点法制备光纤布拉格光栅高温传感器阵列

高温传感器在航空航天、核能电力、冶金工业等领域有着重要的研究与应用价值。为了实现光纤布拉格光栅(FBG)在高温传感领域的应用,研究了FBG阵列的制备技术、退火工艺和温度-波长拟合方法。首先,利用飞秒激光逐点法制备波分复用FBG阵列,并采用优化的工艺参数(飞秒激光脉冲能量、光纤移动速度、FBG长度)制备了1510~1580 nm范围内9个不同波长的FBG阵列。然后,研究了退火温度和退火时间对FBG中心波长的影响,通过高温长时间退火(700℃、195 h)处理提高了FBG的波长稳定性,在700℃下FBG的波长漂移率小于-2 pm/h。最后,研究了不同中心波长FBG的高温响应特性,获得了不同中心波长FBG的通用温度-波长拟合函数。实验结果表明,在700℃高温下FBG阵列传感器的测温精度优于±1.8℃,该传感器有望应用于航空发动机、高速飞行器、核反应堆堆芯等极端环境中的高温测量。

基于并联集成光纤布拉格光栅的温度不敏感矢量弯曲传感器

本文提出一种利用飞秒激光逐线法制备并联集成光纤光栅阵列的技术,该光纤光栅阵列中的每个光纤光栅被制备在多模光纤纤芯轴向的相同位置但是径向的不同方位.利用该光纤光栅阵列实现了温度不敏感的矢量弯曲传感器,该传感器不仅可以实现弯曲曲率的测量,而且可以实现任意弯曲方向的判定.通过引入等效光纤光栅的解调方法,即对光纤光栅的反射波长变化做差分运算克服了该传感器弯曲和温度之间的交叉敏感问题,同时将传感器的弯曲灵敏度提高了几乎一倍,从而极大地提高了弯曲传感器的分辨率.因此,该矢量弯曲传感器可实现智能工程结构的弯曲曲率和弯曲方向的实时监测.

光纤集成微纳结构器件的双光子聚合制备及应用

随着光纤技术的发展,光纤器件的结构越来越复杂,功能越来越多样,体积也越来越小,这对光纤器件的加工提出了很大的挑战。飞秒激光双光子聚合方法具有突破光学衍射极限的超高加工精度和无掩模直写的真三维加工能力,在微纳结构加工中拥有独特优势,为微纳结构与光纤集成提供了一种全新的思路和可能性。介绍飞秒激光双光子聚合制备光纤微纳结构器件方向的最新研究进展、应用前景与展望。

飞秒激光制备非线性光子晶体研究进展

非线性光子晶体能够实现高效的非线性光学过程,其制备手段吸引了该领域研究者的高度关注。飞秒激光加工技术具有极高的精度、分辨率和灵活性,相比传统的非线性结构制备工艺具有独特的优势。总结归纳了利用飞秒激光加工技术构建非线性光子晶体的研究进展,并对涉及的准相位匹配原理进行了简要介绍。讨论了飞秒激光反转铁电畴和擦除非线性系数的加工机理,论述了这两种方式在多种维度非线性光子晶体加工方面的实验成果和应用。最后分析了目前飞秒激光加工非线性光子晶体所遇到的挑战,并展望了未来的发展前景。