应用科学学报

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2018, 36(1): 0-0.

摘要 ( 394 )

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面向应用的光纤氢气传感技术

杨明红, 王高鹏, 代吉祥, 姜德生

2018, 36(1): 1-19. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.01.001

摘要 ( 1006 )

PDF (25248KB) ( 551 )

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光纤类氢气传感器因基于光学原理，具有本质安全和无电磁干扰的特性，成为氢气传感器研究的热点，在电力设备健康监控、氢能源应用、地震监测等领域均有迫切需求.依照光纤类氢气传感器的类型，分别综述了微镜型、干渉型、消逝场型、光纤布拉格光栅（fiberBragg grating，FBG）型等4种不同光纤类氢气传感器的原理和研究进展.详述了近几年在光纤类氢气传感领域的工作，包括应用于高浓度氢气监测的钯合金型光纤氢气传感器、应用于中低浓度氢气报警的掺铂三氧化钨型光纤氢气传感器、应用于超低浓度痕量监测的三氧化钨-钯-铂纳米复合薄膜型光纤氢气传感器.对比3种技术方案的研究现状，分析需要解决的问题并对应用前景进行了展望.

光纤传感中的受激布里渊散射效应

孟洲, 陈默, 陈伟, 胡晓阳, 王建飞

2018, 36(1): 20-40. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.01.002

摘要 ( 1199 )

PDF (15570KB) ( 714 )

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受激布里渊散射（stimulated Brillouin scattering，SBS）作为光纤中重要的非线性效应，对光纤传感系统有重要影响.在远程干涉型传感系统中，SBS增加系统相位噪声，导致传感系统探测灵敏度降低，因此研究其抑制技术十分必要.此外，SBS也是一种重要的传感手段，可用来实现分布式温度或应变测量，因而基于SBS的分布式传感技术受到广泛关注.因为基于SBS的超窄线宽激光器具有独特的性能，所以在相干传感系统中的应用前景较好.该文阐述了SBS对干涉型传感系统的影响，分析对比几种SBS抑制技术，介绍了布里渊光时域分析计的主要指标及几种提高系统性能的技术，最后介绍了超窄线宽布里渊掺铒光纤激光器的研究现状.

分布式光纤声波传感技术研究进展

蔡海文, 叶青, 王照勇, 卢斌, 曹玉龙

2018, 36(1): 41-58. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.01.003

摘要 ( 1335 )

PDF (28231KB) ( 961 )

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分布式光纤声波传感技术可以实现动态应变的长距离、分布式、实时定量检测，在重要场所和重大基础设施的安防监测、大型结构的健康监测、油气资源勘探等领域有广阔的应用前景.该文在对分布式光纤声波传感技术的发展历程和研究进展进行回顾和评述的基础上，重点介绍其课题组在基于相位敏感光时域反射仪的分布式光纤声波传感技术取得的研究进展，包括信号的高保真获取、参数指标提升和工程应用研究3个方面.

蓝宝石衍生光纤及传感器研究进展

庞拂飞, 马章微, 刘奂奂, 陈娜, 陈振宜, 王廷云

2018, 36(1): 59-74. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.01.004

摘要 ( 953 )

PDF (37789KB) ( 749 )

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蓝宝石衍生光纤（sapphire-derived fiber，SDF）具有机械强度良好、耐高温等性能，在高温传感、分布式应力传感等方面有广阔应用前景.该文首先简要介绍了蓝宝石衍生光纤的基本特性，然后结合该课题组近几年在该方向的研究进展，对基于蓝宝石衍生光纤的布拉格光栅、法布里-珀罗腔、长周期光栅和马赫-曾德尓干涉仪进行重点讨论，分析了基于蓝宝石衍生光纤传感器的工作原理和实现方法.

倾斜光纤光栅传感器

郭团, 刘甫, 邵理阳

2018, 36(1): 75-103. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.01.005

摘要 ( 811 )

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倾斜光纤光栅是一种光栅条纹与光纤法线存在一定角度的特殊光纤光栅.由于光栅倾角的引入，前向传导的入射光被有效激发至后向传导的包层模，并保留满足布拉格条件的后向传导纤芯模.经过各种新颖的结构设计、物理组合及生物化学材料修饰，倾斜光纤光栅可实现多种物理、机械、电磁、生物、医学、化学传感量的高精度检测，成为“光纤上的实验室”（lab-on-fiber）的重要组成和关键器件.该文系统介绍了倾斜光纤光栅的制作方法、模式耦合理论、传感机理与特性（特别是表面等离子共振技术）及近年发展起来的各种传感应用实例，包括机械类传感如弯曲、振动、位移等；电磁类传感如电场、磁场等；生物类传感如细胞、蛋白、血糖；化学类传感如气体、电活性微生物等.随着各种新功能材料和纳米加工技术的快速发展，基于倾斜光纤光栅的交叉学科研究快速发展，为进一步提高光纤传感器测量精度、拓展测量对象提供了重要支撑和广阔的发展空间.

光纤气泡微腔传感技术

刘申, 廖常锐, 王义平

2018, 36(1): 104-147. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.01.006

摘要 ( 1053 )

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基于光纤气泡微腔的干涉仪在光纤传感领域中已经获得广泛关注.结合最新研究进展，给出了一种电弧放电法制备光纤气泡微腔的新技术，该技术仅利用商用光纤熔接机且无需辅助设备.系统研究了基于光纤气泡微腔的法布里-珀罗干涉仪的工作原理、制备方法及传感应用，实现了基于矩形气泡微腔的光学回音壁模式谐振器，进一步完成了腔模式的应变调谐.

拉锥光纤传感技术

余吉波, 王先帆, 杨文蕾, 王鹏飞

2018, 36(1): 148-175. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.01.007

摘要 ( 966 )

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拉锥光纤传感技术作为一种新兴的传感技术，在电力、石油化工、生化、航空航天、环保、国防等领域有着重要的应用价值并逐渐成为当前国际上的研究热点之一.与普通光纤相比，拉锥光纤的模场直径为微米或纳米量级，极大地增强了光在光纤中传输时的倏逝场，从而显著提高此类光纤传感器的灵敏度及响应速度，缩小了光纤传感器的尺寸，使其在传感应用中更具优势.该文分析并讨论了拉锥光纤传感器的理论基础、关键技术及相关应用.主要内容包括：1）阐述了微米光纤耦合传感器的原理、制备工艺及折射率和温度传感特性.2）讨论了单模-多模-单模及单模-拉锥多模-单模光纤结构的传感原理并实现了一种基于单模-拉锥多模-单模的高灵敏度折射率传感器.3）为拓展拉锥光纤传感器的应用范围并提高其空间分辨率，发展了一种半拉锥光纤传感器微探头.4）介绍了拉锥光纤在光通信及微操纵等方面的应用.

微型光纤线上/线内实验室

王东宁, 陈未萍, 刘烨, 杨钰邦, 李伟伟, 刘静, 杨帆, 李柳江

2018, 36(1): 176-208. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.01.008

摘要 ( 661 )

PDF (38407KB) ( 393 )

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光纤器件及光纤传感器因重量轻、体积小、不受电磁干扰及遥感能力强等特性而得到了迅速发展.各种类型的光纤结构不断涌现，对光纤传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键.该文讨论光栅、微孔结构及微孔结构长周期光栅、单光纤MZI干涉仪、单光纤FP干涉仪、选择性填充光子晶体光纤器件、微纳光纤器件、微结构集成的实验研究及应用，探讨其作为光纤线上/线内实验室的潜力.

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