基于相关检测的光纤倏逝波生物传感器研究

构建了一种以光纤和光纤束作为系统信号传输通道的光纤倏逝波生物传感器系统,根据光纤探针的倏逝波理论和模式匹配理论对光纤探针进行了设计与制作,然后应用直接结合分析的方法对该传感器系统的探测性能进行了实验检测.实验针对光纤探针置于空气中和蒸馏水中两种情况进行,同时将系统检测到的信号通过数据采集卡采集到计算机中,并进行相关检测分析.对光纤探针置于空气中和蒸馏水中两种情况,系统分别获得了16.7和20.5的探测信噪比.实验结果表明,该相关检测方法能很好的区分系统的噪声信号和所探测的荧光信号,整个系统具有良好的可行性.     

光纤倏逝波生物传感器的结构研究

光纤倏逝波生物传感器的性能主要体现在探测能力和简便性两个方面,为了提高其探测极限和野外适应性,针对光纤探头的倏逝场激发能量和系统结构的整体性进行了较为系统的研究,分析了三种不同发展阶段的系统结构,设计和搭建了一种目前发展的基于光纤束的荧光光纤倏逝波生物传感器系统,以此系统为基础进行了实验检测并取得了较为满意的检测效果.最后给出了下一阶段的系统结构发展方向并分析了其优越性和可行性.     

光纤生物传感器探针锥形设计及参数优化

对免疫型光纤生物传感器的关键部件--光纤探针进行了分析.以模式匹配理论计算出的匹配半径为基础,采用图解法分析激发光在锥型光纤探头中的光线传输轨迹.根据倏逝波透射深度与光线入射角之间的关系,结合不同形状的探针内面对光线反射角的影响,提出抛物线锥形光纤探头,并对抛物线参数进行了比较.计算结果表明,为使入射光在均匀感应部分激发的能量最大,入射角在锥形感应部分必须满足在锥形终端最小且刚好是临界角的条件.通过对抛物线参数的选择,在锥形过渡段入射角在满足全反射的同时更接近于临界角,从而激发出更大的倏逝波,并与实验结果较好地符合.     

一种新型本征倏逝波型光纤传感器的研究

研究开发了一种新型本征型光纤倏逝波传感器.采用有机玻璃板和大半圆弧高抛光PVC管构成光纤支架,将60/125 μm阶跃多模光纤隔一定距离剥除等长度涂覆层后缠绕于光纤支架上,其无涂覆层部分位于上下两PVC管之间,经化学腐蚀后获得裸芯总长度大于0.5m的新型高灵敏本征型光纤倏逝波传感器.实验结果表明:该传感器对亚甲基蓝的探...     

光纤免疫生物传感器的探针设计

对免疫型光纤生物传感器的关键部件--光纤探针对荧光的激发及收集效率进行了分析,提出了激发光在光纤探针中所经过的传输路径的一种新的图解方法.针对消逝场激发荧光的特点,分析了锥型光纤探针中最小入射角与临界角之差和探针锥型部分长度的关系曲线,以便最大限度地激发荧光信号,同时又能够避免由于透射到样品溶液的激发光对溶液中的荧光分子激发所引起的虚假信号.以上述分析为基础给出了探针的优化设计方法并分析了应用实例.     

有害气体检测的光纤传感技术发展

光纤气体传感器具有易于小型化、可遥测、灵敏度高、响应快等诸多优点.根据传感原理,概述了有害气体检测的光纤传感器,包括折射率变化型光纤气体传感器、倏逝波光纤气体传感器、表面等离子共振光纤气体传感器、光声光纤气体传感器、多孔光纤气体传感器,以及吸收型光纤气体传感器、荧光型光纤气体传感器、染料指示剂型光纤气体传感器.简要介绍了光纤气体传感器的发展.     

一种高方向灵敏度光纤F-P超声传感系统设计研究

针对光纤F-P超声传感器工作点易偏离问题,设计了基于双波长稳定技术的低细度光纤F-P传感系统,建立了双波长光纤F-P传感系统的DE算法数学模型,优化设计了一高正交精度光纤F-P传感系统,建立基于该传感器的激光超声检测系统,实验研究了该传感器探测超声信号的有效性和方向灵敏度。结果表明,该传感器可以有效检测试样中激发出的超声表面波信号。激发源与传感器轴向夹角为0°时,表面波幅值最大。随着激发源与传感器轴向夹角增大,表面波幅值降低。激发源与传感器轴线垂直时,幅值下降达80%,说明该传感器有很强的方向性。     

光纤光栅索力传感器的设计与分析

基于光纤光栅的传感原理和均匀轴向应力作用下光纤光栅的传感模型,分析了引起光纤光栅轴向灵敏度变化的两个因素--弹光效应和光纤芯径变化引起的波导效应,并绘制了其变化曲线.通过选择合适的弹性体,研制出一种光纤光栅索力传感器,最后,给出了该传感实验系统的实验结果,与传统索力传感器相比,该传感器具有更好的稳定性和更高的精度.     

叶端定时光纤传感器特性研究

为了探讨叶端定时光纤传感器的设计方法和设计依据,在实验测量的基础上建立了一个在高斯光束几何反射模型下的一维数值计算方法,可以在计算机上对叶端定时光纤传感器的特性进行计算分析,为叶端定时光纤传感器的优化设计提供了一个必要工具.对62.5/125多模光纤构成的19芯和37芯叶端定时光纤传感器的计算分析结果表明,传感器端面处的反射光斑半径在300 μm附近时有最佳的信噪比和接收光强波形;由发射光纤直接出射光束的19芯或37芯叶端定时传感器在与叶端的间距为1～3 mm范围内有较好性能;若用LD作为光源,37芯叶端定时传感器可以更好地的减少激光散斑的影响.     

基于光纤锥级联的Mach-Zehnder干涉湿度传感器

提出了一种基于光纤锥级联纤芯失配的Mach-Zehnder干涉湿度传感器。将两段色散补偿光纤对芯熔接光纤锥,并依次级联,再接入一段6 mm的多模渐变光纤,构成了Mach-Zehnder干涉仪,其中多模渐变光纤和芯径失配处的两个节点起到了光纤耦合器的作用。环境湿度变化,引起传感器透射谱能量发生改变。实验结果表明:透射谱波峰能量和湿度有较好的线性关系。当湿度在35%～95%RH范围内变化,传感器灵敏度为-0. 074 9 d B/%RH,线性度R2为0. 995。设计的传感器结构紧凑、灵敏度高,可以广泛应用于不同领域的湿度测量。     

基于光子晶体光纤的血糖监测系统研究

介绍了以光子晶体光纤为核心,结合光电微损法血糖监测技术,设计了新型的血糖监测系统。根据血样中不同血糖含量对光吸收不同的原理,利用MSP430对光进行控制,通过三探头光纤束传感器传输,照射到被测血样,调制后,带有血糖信息的反射光由光电转换放大,输入MSP430,经A／D转换后计算出血糖含量。系统具有操作简便、功耗小等特点。     

反射式强度补偿光纤角位移传感器研究

提出了一种基于三探头等间距排列结构的反射式光纤角位移传感器,实现具有强度补偿的大量程、高灵敏度角位移测量.理论分析了该传感器的强度补偿角位移测量机理,建立了数学模型得到角度传感调制函数的表达式;仿真分析了光纤探头端面距反射面距离h及探头旋转半径R对传感特性的影响;实验验证了单接收光纤角位移传感特性.结果表明:输出光强和角位移之间呈现较好的线性关系;距离h越大,传感灵敏度越高;R越小,灵敏度越低,但同时传感区间相对越大.     

光纤F-P电流传感器

利用光纤抗电磁干扰、绝缘性好、体积小等特性,提出一种新型的光纤电流传感器。经比较,选择超磁致伸缩棒（Tb0.3Dy0.7Fe1.95）作为核心材料,对光纤F-P传感器实现电流测量的理论进行了研究分析,在解调方式上采用了相位解调法,建立了光纤F-P腔的数学模型,推导出电流检测理论公式,并进行了相关实验。     

自检式冲击波参量检测系统设计

针对冲击波参量检测与系统可靠性问题,设计了一种带自检功能的冲击波参量检测系统。传感头采用自发光式光纤镀膜探针,光纤探针在冲击高压下发光,并通过高速光电转换与示波器记录冲击响应信号,实现对冲击波参量检测。将激光脉冲耦合入传感光路,通过检测激光脉冲在镀膜光纤探针端面镀膜层的反射脉冲信号实现系统自检。详细介绍了镀膜光纤探针、高速光电转换电路及半导体激光器脉冲驱动源的设计与实现。进行了TNT爆轰驱动条件下冲击波到达时间的测量,实验结果表明：整系统的冲击波响应信号前沿小于5ns,测量不确定度小于3ns,为爆轰物理和冲击波物理实验中冲击波参量检测提供了一种可靠有效的测试手段。     

Plasmonic enhanced fluorescence spectroscopy using side-polished microstructured optical fiber

We report excitation of surface plasmon in a gold-coated side-polished D-shape microstructure optical fiber (MOF). As the leaky evanescent field from the fiber core becomes highly localized by the plasmon wave, its intensity also gets amplified significantly. Here we demonstrate an efficient use of this intensified field as excitation in fluorescence spectroscopy. The so-called plasmonic enhanced fluorescence emission from Rhodamine B has been investigated experimentally. First, plasmonic effect alone was found to provide an immediate fluorescence enhancement factor of two. Second, experimental results show a good agreement with theoretical modeling. Strong evanescent field generation and surface enhancement with simple metallic coating makes this fiber based device a good candidate for compact fluorescence spectroscopy.     

Evanescent wave sensor based on permanently bent single mode optical fiber

A novel refractive index sensing scheme based on evanescent wave interaction through locally and permanently bent single mode optical fibers is proposed. Local and permanent bends in single mode optical fibers enable significant power coupling between core and cladding modes. Order and number of excited cladding modes depend on bend features and determine the field profile at the output of the bent region. This in turn constitutes a simple mechanism to tailor the field distribution in single mode optical fibers useful for spatial light modulation. Moreover, since guided cladding modes are strongly influenced by the surrounding refractive index (SRI), the power transmitted at the output of the bent region as well as its dependence on the optical wavelength are strongly sensitive to the SRI opening new scenarios in sensing applications.