长周期光纤光栅薄膜传感器研究

采用耦合模理论建立了长周期光纤光栅薄膜传感器的理论模型,分析了其传感机理,并进行了实验研究,给出了初步的气敏实验结果．研究结果表明,光纤光栅包层外所镀敏感薄膜的光学参数(厚度和折射率)与传感器的灵敏度高低有直接关系,传感器的结构优化非常必要．长周期光纤光栅薄膜传感器具有薄膜传感器和光纤传感器的优点,具有广阔的应用前景．     

镀有敏感膜的长周期光纤光栅NO气体传感特性

为提高长周期光纤光栅(LPFG)化学传感器检测折射率小于1.4介质时的灵敏度,实现对一氧化氮(NO)气体的高灵敏度检测,采用在常规长周期光纤光栅包层外镀上折射率大于包层折射率的SiO2-WO3薄膜的方法,运用四层阶跃折射率耦合模理论,分析长周期光纤光栅谐振波长的光谱特性.当膜厚为最佳值时,谐振波长变化率最大,灵敏度最高.在室温下,用镀有不同膜厚的传感器检测体积分数为2%的NO气体.结果表明,只有镀3层膜的传感器谐振波长红移4.77 nm,灵敏度达3%,元件响应时间10 s,恢复时间20 s,其他膜厚的传感器谐振波长没有变化.     

单个LPFG实现溶液温度和折射率测量的两种方法

长周期光纤光栅(LPFG)具有不同损耗峰,对外界环境表现出不同的灵敏度;一个损耗峰近似线性区的光强对数值与外界环境参量均具有线性关系,并且折射率在一定范围内时损耗峰中心波长与外界环境参量同样具有线性关系。本文提出两种单个光纤光栅进行温度和折射率同时测量的方法,长周期光纤光栅透射谱的两个不同阶次的损耗峰具有不同的温度和折射率灵敏度;一个损耗峰的近似线性区内光强对数值和其损耗峰同样具有不同的温度折射率灵敏度。利用这两种谱特性实现单个光栅双参数测量。对长周期光纤光栅的光谱进行理论分析和数值仿真,证实了这两种方法的可行性。单个长周期光纤光栅作为传感器较其他结构复杂的传感器的灵敏度相对较低,由于其解调简单、成本低廉、体积小巧,具有很好的应用前景。     

弯曲对长周期光纤光栅透射特性的影响

讨论了长周期光纤光栅弯曲时引起的波导弯曲、光纤截面变形和纤芯折射率分布改变等对其透射特性的影响。用等效直倾斜二次方啁啾的长周期光纤光栅理论,分析研究了光栅轴向倾斜对长周期光纤光栅透射特性的影响,给出了等效光栅的周期、啁啾系数的近似公式,用传输矩阵方法进行了数值计算。     

长周期光纤光栅在非均匀温变场中的光谱特性研究

在非均匀温变场的作用下,长周期光纤光栅有效折射率和周期等物理量均会发生非均匀变化.所以,长周期光纤光栅的耦合系数并不是常数,用耦合模理论分析长周期光纤光栅的光谱特性就非常复杂.传输矩阵法是解决长周期光纤光栅中非均匀问题的有效方法.本文在MATLAB平台基础上,用传输矩阵法对长周期光纤光栅在非均匀温度场中的光谱特性进行了数值模拟,并对模拟结果进行了分析.     

基于旋转折变型长周期光纤光栅的压力传感器

利用CO2激光脉冲以单侧入射方式在普通单模光纤上写出了一种折射率沿光栅轴向呈旋转分布的长周期光纤光栅．横向负载实验表明,对于折变旋转度为270°的旋转折变型长周期光纤光栅,谐振峰幅值的横向负载灵敏度为0．44dB／（g-mm^-1）,是普通长周期光纤光栅的7倍;而且由于旋转变化的折射率结构降低了光栅的原始双折射,使得这种光栅在各圆周方向上谐振波长对横向负载都不敏感．利用这一特性可用于制作体积小、操作简单、成本低廉的高灵敏度光强型压力传感器．     

长周期光纤光栅拐点对外界折射率的敏感性

应用耦合模理论,研究了长周期光纤光栅拐点传感对外界折射率的敏感性,包括耦合波长、耦合系数以及透射谱随外界折射率变化的情况.     

长周期光纤光栅谐振波长的研究

用三层模型的标量近似的分析方法，通过对长周期光纤光栅的各阶包层模的有效折射率的数值计算，分析了谐振波长与光栅周期的关系，并总结了谐振渡随环境折射率的变化规律。     

长周期光纤光栅传输模理论分析方法

综述了长周期光纤光栅传输模的各种理论分析方法,介绍了国内外近年来在这一领域的研究进展.主要以光纤三层模型为例讨论了正弦和矩形两种折射率调制型的长周期光纤光栅,并详细解释了均匀和非均匀情况下其传输谱的求解过程.在求解包层模色散方程得到各阶包层模式的传播常数的基础上,对均匀折射率调制型光栅,利用耦合模理论进行分析;对于非均匀光栅,在均匀情况的基础上,再结合基础矩阵法进行分析,或者直接采用传输矩阵法分析.最后讨论了长周期光纤光栅中纤芯基模到辐射模的耦合问题.     

基于PDMS自组装褶皱结构的近红外亚波长金属偏振光栅设计分析

提出一种以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底,结合氧气等离子体氧化处理在PDMS表面生成类二氧化硅刚性层,通过聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)柔性薄膜谐调应力在柔性衬底/刚性薄膜的表面自组装形成有序结构的方法。并制备了周期450 nm、占空0.5、高度100 nm的有序的亚波长正弦光栅结构,以此为基底设计了可用于近红外的金属偏振光栅。结合不同的金属纳米薄膜沉积方法,以严格耦合波理论为分析基础,分析了这三种光栅在近红外波段的偏振性能。分析结果表明,金属层的结构对光栅的偏振性能影响很大,三种结构各有优劣。这种基于自组装结构的加工方法有望解决亚波长金属光栅生产周期长、生产成本高的问题。     

涂覆PDDA/PSS膜的长周期光栅对湿度的响应性能

用静电自组装的方法在长周期光栅的表面制备了聚二甲基二烯丙基氯化铵/聚苯乙烯磺酸钠（PDDA/PSS）膜,并研究了它们对空气中湿度的响应。实验结果表明,随着空气绝对湿度的增加,长周期光栅传输谱的谐振峰波长逐渐向长波方向移动,在25～45℃范围内,饱和蒸气压与谐振峰波长呈现了很好的线性关系,相关系数为0.9727。涂覆PDDA/PSS膜的长周期光栅能感受空气中水蒸气的含量,有望用于制作湿度传感器。     

P(St-co-AN)/MWCNT-OH气敏传感器的制备与性能研究

以羟基多壁碳纳米管(MWCNT-OH)为导电材料,采用原位自由基溶液聚合方法制备了苯乙烯-丙烯腈共聚物(P(St-co-AN)为基体的P(St-co-AN)/MWCNT-OH导电复合材料.利用MWCNT-OH与P(St-co-AN)间的共价键相互作用组装成一种对有机溶剂具有强烈响应性能的气敏传感薄膜.用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及扫描电镜(SEM)对材料结构及形貌进行了表征.结果表明:MWCNT-OH与P(St-co-AN)间主要通过共价键相互作用形成紧密包覆,改善了相容性.气相性能试验表明:有机溶剂的响应行为主要受相似相容产生的膨胀模型控制.原位法构筑的传感薄膜表现出快速的响应性、良好的恢复性及重复稳定性.     

加工有机晶体管电极的压力选择性剥离方法

提出一种简单有效的图案化有机场效应晶体管中聚乙撑二氧噻吩和聚磺化苯乙烯(PEDOT:PSS)聚合物电极的方法,运用带有凸纹图案的环氧树脂模板选择性的剥离涂敷在基底的PEDOT:PSS 薄膜形成图形.结果表明,环氧树脂模板与聚合物间的高黏附功可使薄膜易于发生选择性剥离,从而使其快速大面积的图案化.     

高频CO2激光脉冲写入的掺硼长周期光纤光栅温度应变特性

高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅(LPFG)对温度比较敏感、应变不敏感,通常应用在温度传感器做温度测量.普通长周期光纤光栅温度灵敏度只有0.052 nm·℃-1,而用掺硼光纤制作的长周期光纤光栅温度灵敏度达到0.171 nm·℃-1,比普通长周期光纤光栅更加灵敏.因而应用在温度传感提高了传感器的灵敏度以及测温精度...     

NiFeNb种子层对坡莫合金磁滞回线的影响

采用NiFeNb为种子层,制备(Ni82Fe18)1-xNbx(35 )/(Ni82Fe18)(150 )/Ta(30 )系列膜,并对其颗粒大小和磁滞回线等进行测量,探讨种子层中Nb含量x对坡莫合金磁滞回线的影响.结果表明:以NiFeNb作种子层能更好地改善坡莫合金的微结构.种子层厚度为20 ,Nb含量为24 4%时,磁滞回线有最小的回线面积、矫顽力和较小的不对称性.种子层影响坡莫合金磁滞回线的一个重要原因是脱附激活能等因素造成种子层具有不同的表面粗糙度,进而使坡莫合金具有不同的微结构.     

C_(60)自组装单层与多层膜的制备及其光致发光

利用Ｃ６０ 与乙二胺改性的玻璃表面进行加成反应,得到一种新的Ｃ６０ 自组装单层膜,在Ｃ６０ 自组装单层膜的基础上,将Ｃ６０ 与乙二胺反应制备了自组装双层和多层膜,并对其光致发光性质进行了研究．Ｘ 射线光电子能谱（ＸＰＳ） ,激光解吸电离飞行时间质谱（ＬＤＩＴＯＦＭＳ） 的测试结果表明,在乙二胺改性的玻璃表面上存在以化学键键合的Ｃ６０自组装单层和多层膜,并且随着膜的层数增加,Ｃ６０ 与乙二胺的键合由一维线形结构向三维网状结构转变,光致发光研究表明,Ｃ６０ 自组装膜存在与Ｃ６０ 不同的光致发光峰,且发光峰强度和位置随Ｃ６０ 自组装膜层数的不同而变化．     

电致发光有机薄膜中载流子的输运

研究电致发光有机薄膜中载流子的输运过程,迁移率是描述输运过程的关键物理量。根据载流子在格点间跳跃（hopping)输运理论,提出了一个有机薄膜中载流子输运的理论模型,推导出了迁移率的理论公式,以聚对苯乙炔（poly(p-phenylene vinylene)为例,数值计算了其在不同温度和电场下的迁移率,与实验符合得很好。     

光接枝表面改性聚丙烯膜固定蛋白质的研究

采用表面光接枝改性,以二苯甲酮为光引发剂,在聚丙烯膜表面分别接枝一层聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酰胺(PAM)和马来酸酐(MAH),然后分别在上述接枝层表面对牛血清白蛋白(BSA)进行固定。采用称重法、付立叶红外光谱仪、水接触角测试仪、紫外 可见光谱等测试手段对表面改性效果和固定的蛋白量进行表征。结果表明,在经MAH、AA和AM接枝改性过的聚丙烯膜表面可以固定BSA。而且固定效果率比较为：MAH>AA>AM。