自聚焦共焦光纤传感系统的相干传递函数

在弱物体近似下，运用傅立叶光学，从成像系统角度对自聚焦共焦传感技术进行了理论研究。首重分析了该技术测量样品纵深结构时图像的成像机理。由于光纤具有本征场的模式，对光的振幅和相位的响应是相干的，从而可用相干传递函数（CTF）描述系统性能。结果表明，系统相当于一复振幅线平移不变系统，具有低通特性和层析特性。     

共焦自聚焦光纤传感器回波干扰抑制方法分析

基于共焦原理的自聚焦光纤传感器将共焦光路、自聚焦透镜和光纤集于一体，实现了微型化和轴向高分辨率的统一，可用于内外曲面的微观形貌、坐标尺寸和曲面轮廓等的高精度检测。运用高斯光束传输原理和矩阵光学理论对影响传感器信号强度的端面回波问题进行了理论分析，提出了解决回波问题的技术途径。实验结果说明，通过对不同端面采用不同的抑制方法，回波问题被较好地解决。     

自聚焦共焦光纤传感器轴向分辨率的影响因素

分析和研究了光纤光斑尺寸、透镜的数值孔径、放大倍率、光纤与透镜的匹配及装配等对自聚焦共焦光纤传感轴向分辨率的影响。指出，为使系统获得较高的轴向分辨率，需控制与光纤光班尺寸有关的参数A≤3，选用大放大倍率的自聚焦透镜，并使透镜的数值孔径小于光纤数值孔径，同时要保证透镜与光纤间的精密装配。     

自聚焦共焦探测系统轴向分辨率的影响因素

从微小内尺度测量角度出发，研究了针孔尺寸、探测器位置、透镜的数值孔径、放大倍率和杂散光等对自聚焦共焦式探测系统轴向分辨率的影响。结果表明，为提高系统的轴向分辨率，需将有效针孔尺寸控制在≤2.5；探测器需配以精密微调整装置以实现横向精确定位；选用差动共焦光路及大数值孔径和大放大倍率的自聚焦透镜，同时，偏振光路的使用将有效的提高系统的信噪比。     

自聚焦共焦式微型探测系统的研究

为解决微小内轮廊为代表的微小尺寸的非接触测量问题，本文提出了将自聚焦透镜体积小与共焦显微技术的纵向层析特性有机结合的自聚焦共焦微型显微技术的光聚焦探测系统。介绍了系统的工作原理和结构装置，对系统中的关键技术进行了优化设计，通过对自聚焦透镜、针孔，光源及探测器系统的设计，可以有效地实现高精度微型光聚焦探测，初步实验结果表明，系统的轴向分辨率可达10nm。     

集成光纤束并行共焦测量

为了克服单点扫描共焦测量中速度慢、机构复杂的不足，基于并行共焦测量的思想，利用集成光纤束器件实现光束分割，同时起到共焦测量中针孔的作用。在此基础上设计了基于该器件的一套并行共焦测量系统。系统中还采用了专门设计的棱镜将光源与信号光分离。给出了系统的测量原理，说明系统具有结构简单，信噪比高等特点。初步实验表明了该系统的可行性。     

共焦扫描显像成像系统的非相干光学传递函数

共焦扫描光学显微（ＣＳＯＭ）系统有透射式和反射式,相干光和非相干光荧光等类型。ＣＳＯＭ系统的平面分辨率和纵发辨率依赖于放置在光电探测器前面的空间滤波器的孔径大小。根据不同孔径计算反射式荧光ＣＳＯＭ系统的非相干光学传递函数,并进一步说明反射式荧光ＣＳＯＭ系统的成像特性对孔径的依赖关系。     

荧光共焦显微术与多光子显微术的差别

共焦显微术和多光子显微术因其可以对厚的生物样品实现光学断层成像，因而在生物医学等领域具有广泛的应用前景，本文详细综述了共焦显微术和多光子显微术在成像原理及特性等方面的差别，在此基础上，讨论了每种显微术各自的优点、局限性及应用前景。     

光纤强度调制加速度传感器的研究

设计了一种透射式强度调制光纤加速度传感器,利用带尾纤的准直器(内置自聚焦透镜)直接作敏感质量块,采用双准直器组接收,经过加、减及比值运算,提高了光路的光耦合效率并使光源扰动及微弯损耗干扰的影响得到有效补偿,给出了模拟计算和初步实验结果.模拟计算和实验数据表明,该加速度传感器具有良好的线性度、一致性和稳定性.     

微型反射式横向位移光纤传感器研究

提出了一种测量横向位移的微型反射式光纤传感器，可用于测量物体相对传感器轴线垂直方向的微位移变化量。从光纤出射光场的光强分布函数出发，用数值积分的方法求解出了反射式横向位移传感器的光强调制曲线，进而设计了光纤传感探头和电路。结果表明，传感器的测量线性范围是1mm，分辨率达lμm。     

自聚焦透镜在传感应用中的研究进展

分析了自聚焦透镜的性能,并就自聚焦透镜在耦合系统,准直系统,成像系统,窥镜系统,测量系统和干涉系统等应用研究,最新动态及存在的问题进行了探讨,指出了自聚焦透镜上于自身的特点而将在光通讯技术,生命科学,测量科学和材料科学等领域中成为研究的热点和得到广泛的应用。     

保偏双光纤准直器的研究与设计

从理论分析了光在自聚焦透镜中的传播性质，进而提出了保偏双光纤准直器的设计和研制，实验结果表明。该保偏双光纤准直器具有良好的插损，回损等性能，并且能成功的运用于偏振光合束器中。     

双光纤布拉格光栅磁场传感器

载流导线在磁场中产生的电磁力使等腰三角形悬臂梁变形,从而导致安装在悬臂梁两边的光纤布拉格光栅(FBG)的布拉格波长漂移.通过检测2个FBG的波长漂移差,得到被测磁场的磁感应强度.双FBG通过补偿温度效应,解决了FBG传感器的交叉敏感问题.垂直放置的等腰三角形悬臂梁,确保FBG在传感过程中不出现啁啾现象,又避免了自身重量和导线重量对测量结果的影响,从而减少了测量误差.该系统传感灵敏度为1.11 nm/T,与理论值的相对误差为4.31%,结果表明,该传感器结构是可行的.     

Novel Fiber Optic Temperature Sensor with Full Compensation Based on Optical Absorption

A novel system configuration of fiber optic sensor based on optical absorption is proposed.Several compensation measures are discussed. A simulated experiment is designed and the output curve of system is given.The experimental result shows that these compensation measures are effective on dynamic disturbances which are caused by background light and optical fiber bend,In addition,the drifts in the light source intensity , fiber losses,and photodetector efficiency are aslo compensated.     

基于光纤传感的生理参数监测系统研究

常规生理参数监测系统由于测量时接触皮肤,因此舒适感差、个体依从性差。为解决上述问题,该文基于生理的微弱运动可致光纤微弯曲变形进而致光强度发生变化的原理,研制了新型的基于光纤传感的生理参数监测系统。该系统通过光探测器自适应地检测细小的光强变化获得心冲击图(BCG)信号,利用信号处理算法获取心率、呼吸率和体动等信息;把光纤嵌入床垫或坐垫设计为三明治结构,既保护了光纤又增强了系统的可靠性和稳定性;采用蛇形返折走线将光纤均匀地分布在垫子中间,使系统具有高灵敏度。通过多家医院临床标准方法对比测试可得在95%的置信区间(±1.96SD)内该系统心率均值误差为–0.26±2.80次/min,与标准值之间的相关性为0.9984;呼吸率均值误差为0.41±1.49次/min,与标准值之间的相关性为0.9971。实验表明,研制的系统可在零负荷的状态下无感进行生理参数测量,在健康医疗领域具有广泛的应用前景。