研究目的
开发用于丙酮和乙醇水溶液化学分析的光纤分析光谱技术，并利用硫系光纤测定烃类的分数组成成分。
研究成果
基于硫系光纤开发的纤维光学传感器能够在中红外范围内实现灵敏可靠的化学分析。通过优化光纤纤芯直径和弯曲半径可提升传感器性能，使燃料添加剂的检测限达到0.1体积%以下。该研究展示了全光纤光谱平台在遥感应用中的潜力。
研究不足
该研究聚焦于特定的化学分析物（丙酮、乙醇、柴油和燃料添加剂），针对其他物质可能需要调整。灵敏度和检测限受光纤芯径和弯曲半径影响，不同应用场景需进行优化。
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[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 全部 — 用于液体中红外光谱检测的光纤倏逝波传感器
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DOI：10.1109/CLEOE-EQEC.2019.8873312
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
中红外光谱法为检测气体和液体的化学成分提供了可靠工具。在中红外波段（波长3-25微米）内，各类分子和官能团具有吸收系数较大的基频吸收带。研发由相干中红外辐射光纤宽带光源、向传感元件传输光信号的中红外硫系光纤以及光谱选择性光电探测器构成的远程传感材料与技术，是具有重要科学优先级的研究课题。本研究开发了用于丙酮和乙醇水溶液化学分析及烃类混合物组分测定的光纤分析光谱技术。通过单坩埚和双坩埚法（包括稀土掺杂玻璃光纤）设计制备了极低杂质含量的硫系光纤作为传感材料基础?；诟霉庀?，我们研发了永久性光纤弯曲、锥形光纤及微结构光纤制备技术，这些结构可应用于光纤激光器、超连续谱发生器及传感元件。采用基于光纤电磁理论的计算机辅助设计方法开发了倏逝波传感器，展示了用于柴油燃料添加剂液体化学分析的U型弯曲光纤传感元件。选择对应酯类物质的7.83微米波长吸收带进行化学分析，通过改变光纤芯径和弯曲半径实验研究了传感器输出特性。计算机模型显示：光纤弯曲处传播的倏逝模式衰减系数随弯曲半径增大和光纤芯径减小而增强，这有助于提高灵敏度并降低待测物的最小检出量。优化后的传感元件实际可检测燃料添加剂最小含量低于0.1体积%。
作者：
Elena Romanova，Svetlana Korsakova，Andrei Rozhnev，Maksim Sukhanov，Alexander Velmuzhov，Tatiana Kotereva，Vladimir Shiryaev
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