为提高光纤传感器磁场检测中的敏感度,进一步实现弱磁场环境中的高精度场强勘测,提出一种基于磁流包覆与冷却拉锥透射式全光纤高灵敏磁场传感器,拉锥过程采用间歇式停顿冷却技术,可更加便捷获得高质量干涉谱,减缓光子晶体光纤空气孔塌缩,制作工艺简单,具有可操纵性强、灵敏度高、损耗小等优势,实现了高灵敏磁场环境实时在线检测,并对传感器的变温影响进行了讨论。实验结果表明,光子晶体光纤的拉锥长度为5.5 mm、腰椎直径为75 μm时,可得到良好的干涉光谱,在0~78 Oe(1 Oe =^79.578 A·m -1)磁场范围内,灵敏度达95 pm/Oe,线性拟合度为98.31%。

基于长周期光纤光栅马赫-曾德干涉仪的频分复用技术是实现光纤多参量传感的重要途径.研究了频分复用中复合条纹信号的傅里叶处理方法, 分析了傅里叶频谱中和频与差频信号的幅值与单个干涉条纹信号的关系, 提出了抑制和频与差频信号的有效方法, 即改变光栅结构参量适当降低中心波长处的条纹对比度以提高频谱信号的信噪比, 增加特征频谱滤波的有效性.结果表明：经过优化调整的傅里叶频谱信噪比可以提高至原来的2倍以上; 对比频谱调整后恢复相位的余弦曲线与原条纹信号发现,频谱信噪比提高的同时保留了反映各单个原条纹特征的足够相位信息.该光谱优化方法可为基于光纤光栅马赫－曾德干涉仪和频分复用的光纤多参量传感技术提供理论与技术指导.

基于薄膜参量变化引起的长周期光纤光栅模式重组机制, 系统研究了光纤包层半径变化对长周期光纤光栅薄膜传感器特性的影响.结果表明, 在相同薄膜参量下包层半径的减小可有效提高传感器的灵敏度, 并增大传感器对薄膜参量变化响应的动态范围, 但减小包层半径对传感器的增敏效应随薄膜厚度的增大而减小.通过氢氟酸腐蚀减小包层半径, 采用静电自组装法在包层表面镀制PAH/PAA薄膜, 镀膜过程中光纤光栅输出的光谱数据证实了理论分析结果.实验结果表明: 半径为39 μm、膜厚为424 nm的长周期光纤光栅薄膜传感器在溶液pH值检测中的灵敏度达3.93 nm/pHU, 比标准包层时的灵敏度提高了1倍.

由于传统磁光调制实验仪在实验过程中需要手动调节偏振片并人为估计最佳位置数据、描绘图像,实验显示效果不直观,精度低。针对这一问题,利用光电技术结合计算机控制技术对其进行了改进。结果表明:改进后的实验仪实验结果直观,实验数据精确,实用性强。

针对传统光谱仪在实验教学方面存在的问题,设计了一种成本低、体积小的简易光谱实验仪。该光谱实验仪可以探测340~1 000 nm光谱范围内的光。基于光敏三极管良好的光电特性和光谱特性,用中心波长不同的窄带滤光片将入射光分光后分别照射到相应的光敏三极管上。定量反映光照度的各光敏三极管所产生的光电流,经电路转换成电压并放大后被计算机实时采集,利用相应VB程序的处理,在程序界面上实时呈现光谱图。通过探测卤钨灯的光谱,与传统光谱仪探测的光谱图相比较,观察得到两者光谱图包络基本一致,满足了教学实验仪的需求。

设计了一种使用阵列波导光栅对分布式光纤布喇格光栅中心波长较大范围变化的解调方法.根据阵列波导光栅各通道的中心波长可随温度变化而改变的特性, 通过控制软件循环地在几分钟内使加在阵列波导光栅的芯片温度从30℃线性增加到90℃, 同时用微机高速采集各通道的数据并分别找出各通道数据的最大值时刻所对应的阵列波导光栅芯片温度, 从而根据其波长温度关系在微机上报告此时各光纤布喇格光栅的中心波长.实验结果表明, 系统有效地解决了分布式解调的问题, 微机以小于10 min的周期报告出每通道0.6 nm范围变化的光纤布喇格光栅中心波长(共40个通道), 测量相对误差小于2%.

提出了一种新的基于薄芯光纤模态干涉技术的光纤曲率传感器。在单模光纤的中间部分插入薄芯光纤用于传感光路, 没有插入薄芯光纤的单模光纤用于参考光路, 以消除环境对曲率测量的影响。由于插入的薄芯光纤和单模光纤纤芯失配, 导致包层的高次模被激发, 并与纤芯模在单模光纤内形成干涉。当改变薄芯光纤的曲率时, 沿纤芯和包层传播的模态和光纤长度会发生改变, 使得干涉谷峰发生平移。将传感光纤的两端固定的平移台上, 当调节平移台距离时, 薄芯光纤的曲率发生改变, 导致干涉谷峰向短波方向平移。通过观察谷峰的平移距离可以实现曲率的传感测量。实验表明, 该装置具有低损耗、低成本和高灵敏度的特点。

采用激光烧蚀快脉冲放电等离子体光谱技术分析铝合金样品。记录了该技术激发铝合金样品后的发射光谱以及若干元素谱线的信噪比和谱线强度的相对标准偏差(RSD)。与传统的激光诱导击穿光谱技术相比，激光烧蚀快放电等离子体光谱技术应用于铝合金样品后所产生的辐射光谱强度和信噪比均有很大提高，发射光谱线强度的相对标准偏差也得到了改善。此外还得到了采用该技术对铝合金样品中若干微量元素进行定量检测的标准曲线。

报道了一种具有微结构缺陷的折射率传感器,并对其折射率特性进行了实验研究.将一部分薄芯光纤熔接于标准单模光纤中,由于插入的薄芯光纤和单模光纤纤芯失配,导致包层的高次模被激发并与纤芯模在单模光纤内形成干涉仪.通过减小薄芯光纤的包层直径,以增强包层中的传输模在环境中的倏逝场,从而提高对环境折射率测量的灵敏度.实验表明,该折射率传感器具有损耗低、成本低、灵敏度高和线性度好等特点.