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不同厚度比软质聚酰亚胺薄膜中光纤传感器性能评估
摘要： 为满足软体生物医学机器人和飞机柔性变形机翼的曲率测量应用需求，本研究实现了适用于软体机器人及柔性变形机翼的光纤布拉格光栅（FBG）形状传感器。该光纤光栅嵌入聚酰亚胺薄膜后固定于软体机器人机体与变形机翼内部。然而，针对FBG传感器在聚酰亚胺薄膜中的嵌入深度及其灵敏度缺乏分析的问题，极大限制了其应用潜力。本文探究了FBG传感器在聚酰亚胺薄膜中嵌入深度与其灵敏度、稳定性的关系：阐述了嵌入式FBG传感器的传感原理与结构设计，研究了其在聚酰亚胺薄膜中的弯曲曲率与波长偏移特性，并通过实验验证了传感器灵敏度、稳定性与嵌入深度的关联规律。结果表明波长偏移量与曲率呈线性关系——当传感器曲率范围为0 m?1至30 m?1时，最大灵敏度达50.65 pm/m?1，最小灵敏度为1.96 pm/m?1。设计的聚酰亚胺薄膜嵌入式FBG传感器在软体执行器与变形机翼测量的重复实验中表现出良好一致性，该FBG传感方法因此在软体机器人和飞机柔性变形机翼形状监测领域具有实际应用潜力。
关键词： 聚酰亚胺薄膜、灵敏度、微曲率传感器、软体机器人传感器、嵌入式深度
更新于2025-11-28 14:24:03
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基于偏振模干涉仪的光纤双折射增强型加速度计
摘要： 提出了一种内联光纤双折射增强加速度计（FOBEA），该加速度计采用一个偏振器和一根缠绕在换能器圆柱体上的十米高双折射光纤。通过光纤涂层和不同参数的圆柱体增强了熊猫保偏光纤（PMF）中偏振模式的双折射。制备了铜圆柱体（FOBEA-1）和聚氨酯圆柱体（FOBEA-2）加速度计，测试得到的平均灵敏度分别为1.06 rad/g（20-3800 Hz）和16.97 rad/g（20-2000 Hz）。实验结果表明，FOBEA-1的双折射增益与1.07的理论计算值高度一致，而FOBEA-2由于聚氨酯圆柱体作为厚度为1.21 mm的光纤涂层发挥了额外作用，其双折射增益达到5.52。同时研究了温度串扰问题。
关键词： 偏振模干涉仪，光纤加速度计，灵敏度，换能器圆筒，双折射增益
更新于2025-11-28 14:23:57
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ZnO作为外层结构对双层涂层聚合物光纤探针灵敏度的影响
摘要： 盐度变化幅度是决定天然水体化学性质和生物过程的关键因素。无标记折射率传感器是检测此类变化的理想设备。实验论证了一种通过包层处理及双层氧化锌/银（ZnO/Ag）纳米结构涂层修饰的聚合物光纤（POF）传感器，该传感器能通过水中折射率变化测定氯化钠浓度变化。研究采用三种ZnO纳米结构形态（纳米颗粒、水平与垂直取向纳米棒）作为外层，并使用可见光（Vis）至近红外（NIR）波段宽谱光源以实现最佳灵敏度。垂直取向样品的均方根粗糙度、光学带隙和ζ电位值分别为148纳米、3.19电子伏特和5.96毫伏。在NIR波段，包覆ZnO纳米颗粒及水平/垂直取向纳米棒的探针波长-强度灵敏度值分别为104纳米RIU?1–12分贝RIU?1、63纳米RIU?1–10分贝RIU?1和146纳米RIU?1–22分贝RIU?1；在Vis波段则分别为65纳米RIU?1–14分贝RIU?1、58纳米RIU?1–11分贝RIU?1和89纳米RIU?1–23分贝RIU?1。由于消逝波穿透更深、表面体积比更高、结晶度更优、与盐分子粘附作用更强、表面粗糙度更大以及高阶色散效应更显著，垂直排列ZnO纳米棒包覆探针在NIR波段获得最大振幅灵敏度，优于其他ZnO纳米结构涂层。
关键词： 灵敏度、盐度、纳米棒、折射率传感器、ZnO/Ag纳米结构、聚合物光纤、纳米颗粒
更新于2025-11-14 15:25:21
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二维材料覆盖贵金属与磁性材料（镍）的表面等离子体共振传感器灵敏度增强
摘要： 本文采用传输矩阵法分析了基于Kretschmann构型的二维材料（如MoS2和石墨烯）与金及磁性材料镍构成的表面等离子体共振(SPR)传感器。研究发现：将MoS2层夹在金膜与镍膜之间，并在镍膜上叠加石墨烯层后，其灵敏度最高可提升至229°/RIU。同时观察到该传感器的灵敏度会随石墨烯和MoS2层数的变化而改变。我们预期这种高灵敏度SPR传感器有望应用于化学检测、医学诊断及生物检测等领域。
关键词： 二硫化钼，生物传感器，石墨烯，灵敏度，表面等离子体共振
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于二硫化钼-石墨烯杂化纳米结构与银金属层的超灵敏表面等离子体共振生物传感器
摘要： 基于等离子体技术的光学生物传感器是生物光子学领域的重要研究方向。石墨烯-二硫化钼（MoS2）复合结构在设计和制造高灵敏度光学生物传感器方面具有显著优势。本文提出了一种由纳米结构Ag/MoS2/石墨烯构成的高性能、高灵敏度光学生物传感器。该表面等离子体共振（SPR）生物传感器采用Kretschmann构型，通过研究不同状态下传感器的灵敏度增强效应，通过优化MoS2层数和金属层厚度，实现了传感器灵敏度的提升，最终获得最大灵敏度约190°/RIU。对于这种具有最高灵敏度的超灵敏SPR生物传感器，其MoS2和石墨烯层数均为2层，共振波长设定为680 nm。
关键词： 表面等离子体共振、二硫化钼、生物传感器、灵敏度、石墨烯
更新于2025-09-23 15:23:52
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一种用于液体传感的高双折射低限制损耗非线性光子晶体光纤
摘要： 本文提出了一种基于非线性光子晶体光纤（PCF）的液体分析物检测传感器。为研究部分设计参数的影响，在宽波长范围（0.6微米至1.6微米）内进行了全面分析。采用全矢量有限元法（FEM）进行数值模拟。该模型具有优异的非线性系数值，同时具备高双折射率、高灵敏度及低限制损耗特性。所设计的模型可应用于传感与生物传感研究及相关领域。
关键词： 有效面积、灵敏度、非线性、限制损耗、光子晶体光纤、双折射
更新于2025-09-23 15:23:52
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N,N'-二戊基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺小分子对不同浓度和溶剂的传感特性及其在传感器中的应用
摘要： 本研究采用单振子模型计算了基于PTCDI-C5分子折射率的光学参数，并获得了该分子的重要参数，包括长波折射率、平均振子波长、晶格介电常数、载流子浓度与电子有效质量之比、载流子浓度及电子有效质量。随后探究了PTCDI-C5分子在不同浓度和体积百分比下的传感性能，分析了浓度与体积百分比对传感参数的影响。接着研究了PTCDI-C5半导体溶液在不同溶剂中的光学特性。最后针对传感器应用讨论了这些参数，并将本研究与文献中相似相关研究进行了对比。由于PTCDI-C5具有良好的溶解性、光学特性、灵敏度及响应行为，可用于各类传感器的制备。
关键词： Wemple-DiDomenico技术、传感器应用、PTCDIC5、一维有机纳米结构、传感参数、灵敏度
更新于2025-09-23 15:23:52
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物理和几何参数对光纤生物传感器表面等离子体共振响应的影响：灵敏度分析与数值优化
摘要： 研究光学和几何参数对生物传感器光谱响应的影响，是优化这些参数的重要步骤。本研究提出了一种高分辨率改进型表面等离子体共振（SPR）生物传感器。该传感器采用光纤替代传统构型中的棱镜，以简化检测流程、消除大体积棱镜产生的应力，并获得可靠高效的微型化设备。建模过程基于为多层介质光学研究开发的矩阵形式体系。通过透射功率的理论分析，我们探讨了物理与光学参数对共振曲线的影响。结果表明，生物传感器的响应高度依赖于这些参数。研究确定了敏感区域长度、光纤纤芯直径、金属层厚度及外部环境折射率的最优值。
关键词： 光纤、生物传感器、数值优化、表面等离子体共振（SPR）、灵敏度
更新于2025-09-23 15:23:52
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用于液体传感的氮化钛涂层PCF-SPR传感器设计
摘要： 本文提出了一种氮化钛（TiN）包覆的高灵敏度PCF-SPR传感器设计方案并进行数值分析。钛在可见光和红外波段具有优异的等离激元特性，且损耗低、抗腐蚀性强。通过理论分析，我们研究了限制损耗、波长灵敏度和振幅灵敏度与工作波长、TiN层厚度、通道宽度及待测液体折射率之间的依赖关系。该PCF-SPR传感器设计在1.385-1.40折射率范围内分别实现了约10,000 nm/RIU的高波长灵敏度和约2.0×10??的折射率分辨率。尽管该设计振幅灵敏度较低，但该传感器适用于检测低浓度化学物质和生化分析物，在芯片实验室PCF-SPR传感探针设备中具有重要应用价值。
关键词： 灵敏度、PCF（光子晶体光纤）、表面等离子体共振
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于平面多层结构的窄带全角度折射率传感器
摘要： 本工作报道了一种基于Tamm等离子体共振（TPR）的窄带全角度折射率传感器设计，该设计通过引入与不相邻金属层集成的分布式布拉格反射器（DBR）实现。待测分析物流经由DBR和不相邻金属层构成的腔体。模拟结果表明，入射光可被强约束于特殊设计的腔体中。孤立DBR禁带内的尖锐反射凹陷表明Tamm模式的激发，且在不同折射率的多种分析物作用下监测了光谱特性。优化设计的系统显示出高达860 nm/RIU（折射率单位）的灵敏度（S）和约2.2 nm的半高全宽（FWHM），其品质因数（FOM）达391。此外，在TM和TE偏振光下，这种高灵敏特性可在0°至近90°的宽角度范围内保持。
关键词： 灵敏度、折射率传感器、塔姆等离子体共振、品质因数
更新于2025-09-23 15:22:29