光纤倏逝波及其的应用共23页文档

光纤倏逝波生物传感器模板

高灵敏度
提高传感器灵敏度是永恒的追求，未来将通过新材料、新工
艺等手段实现更高灵敏度。
当前面临挑战及解决方案探讨
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
生物兼容性挑战
光纤倏逝波生物传感器在生物体内应用时，需解决生物兼容性问题。可通过表面改性、生物分子固定化等方法提高传感器的生物兼容性。
稳定性挑战
倏逝波生物传感器发展历程
早期研究
20世纪80年代，随着光纤通信技术的快速发展，光纤传感器开始受到广泛关注。倏逝波生物传感器作为光纤传感器的一个重要分支，也在这个时期开始萌芽。
技术突破
90年代，随着生物技术和光学技术的不断进步，倏逝波生物传感器在灵敏度、选择性和稳定性等方面取得了显著突破。同时，微纳加工技术的发展也为传感器的微型化和集成化提供了可能。
传感器在长期使用过程中，可能会受到环境、温度等因素的影响导致性能下降。可通过优化传感器结构、改进封装工艺等手段提高稳定性
。
批量化生产挑战
目前光纤倏逝波生物传感器的生产多为实验室手工制作，批量化生产难度较大。可借鉴微电子加工技术，发展自动化生产线，实现传感器
的批量化生产。
成本挑战
光纤倏逝波生物传感器的成本较高，限制了其在一些领域的应用。可通过简化传感器结构、采用低成本材料等途径
光纤倏逝波产生与传输机制
光纤倏逝波的产生
当光在光纤中传播时，由于光的全反射，光会在光纤芯与包层的界面处产生倏逝波。倏逝波是一种沿界面传播并呈指数衰减的电磁波。
光纤倏逝波的传输
倏逝波在光纤中的传输距离取决于光波长、光纤芯径和折射率等因素。通过合理设计光纤结构，可以实现对倏逝波传输的有效控制。

光纤倏逝波及其应

要点一
环境监测
通过将光纤倏逝波技术应用于遥感领域，可以实现大范围、高分辨率的环境监测。例如，对大气污染物的实时监测、对森林火灾的预警等。
要点二
地形测绘
利用光纤倏逝波进行干涉测量，可以实现对地形的高精度测绘。这种技术在地形复杂、环境恶劣的地区具有显著优势，有助于提高遥感技术的实用性和可靠性。
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水质监测
总结词
光纤倏逝波可用于实时监测水质中的污染物，如重金属离子、有机污染物、细菌等，为水资源的保护和治理提供科学依据。
详细描述
通过光纤倏逝波技术，可以检测水体中污染物的种类和浓度，从而评估水质状况。这种技术具有抗干扰能力强、稳定性高等优点，能够实现长期连续的水质监测。
土壤成分分析
场安全等领域。
军事通信
保密通信
由于光纤倏逝波的传播特性，使其成为实现长距离、高保密通信的理想选择。在军事领域，这种技术能够确保重要信息的传输安全，防止被敌方截获。
导航和定位
利用光纤倏逝波进行光子陀螺仪的研制，可以实现高精度、高稳定性的导航和定位系统，对于军事侦察和作战指挥具有重要意义。
遥感技术
02 光纤倏逝波在通信领域的应用
光纤传感
光纤倏逝波在光纤传感领域的应用主要表现在对外部物理场（如温度、压力、磁场等）的敏感度上。由于光纤倏逝波在光纤表面传播时，会受到外界物理场的影响，导致其传播特性发生变化，因此可以通过测量这种变化来感知外部物理场。
光纤倏逝波传感器具有灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰能力强等优点，因此在石油、化工、电力、航空航天等领域得到了广泛应用。
光纤放大器具有带宽宽、了广泛应用。
03 光纤倏逝波在医疗领域的应用

阐述光纤导波原理的应用

阐述光纤导波原理的应用一、光纤导波原理简介光纤导波原理是指光在光纤中传输时，利用光的全反射现象在光纤内部多次发生反射，从而沿光纤传输的现象。

光纤导波原理是光纤通信和光纤传感等应用的基础，通过这种原理，可以将光信号在光纤中传输到目标位置，并实现信号的传输和处理。

二、光纤导波原理的应用领域光纤导波原理在许多领域都有广泛的应用，以下是一些典型的应用领域：1. 光纤通信光纤通信是光纤导波原理最重要的应用之一。

光纤可以将光信号进行稳定和高速传输，光纤通信系统已经成为主流的通信方式。

它具有带宽大、传输距离远、抗干扰性好等优点，被广泛应用于电话、宽带网络、数据中心等领域。

2. 光纤传感光纤导波原理在光纤传感领域也有广泛的应用。

利用光纤的高灵敏度和光纤传输的特性，可以实现对温度、压力、位移等物理量的测量。

光纤传感器具有响应速度快、抗干扰能力强、不受电磁干扰等特点，在石油、航空、医药等领域有着重要的应用。

3. 光纤激光器光纤激光器是利用光纤导波原理制造的激光器。

光纤激光器具有体积小、功率高、光束质量好等优点，被广泛应用于科研、医学、工业等领域。

光纤激光器的应用范围很广，例如激光切割、激光焊接、激光医疗等。

4. 光纤传输系统在一些特殊环境下，传统的电缆传输方式受到限制，而光纤传输系统具有免疫干扰、安全可靠等特点，广泛应用于军事、航空航天、能源等领域。

光纤传输系统通过光纤导波原理实现数据的传输，可以有效地解决传输距离远、抗干扰性要求高的问题。

三、光纤导波原理的关键技术光纤导波原理的应用离不开一些关键技术的支持，以下是一些光纤导波原理的关键技术：1. 多模光纤和单模光纤多模光纤和单模光纤是光纤传输中最常用的两种光纤类型。

多模光纤可以传输多个模式的光信号，而单模光纤只能传输一个模式的光信号。

多模光纤适用于短距离传输，而单模光纤适用于长距离传输和高容量通信。

2. 光纤连接技术光纤连接技术是保证光纤传输效果的关键技术之一。

光纤连接技术包括光纤连接器、插件件等，能够确保光纤连接的稳定性和可靠性。

光纤倏逝波及其应用

• 2、光纤倏逝波氢气传感器
原理:是基于氢气与某一种特殊物质的可逆化学反应,如钯(Palladium) 、铂(Platinum) 和氧化锡 (Tinoxide) 等，而产生物理参数和光学特性改变的原理。如光纤Pd 膜氢敏传感器,就是指在锥光纤或光纤光栅包层上溅射与氢气发生化学反应的Pd 膜, 将其置于氢气环境中,其光学特性发生变化。不同的氢气浓度,反应后生成的PdHx 折射率也不同，测量折射率从而得到氢气浓度值。
光纤的倏逝波
• 近年来，将光纤融熔拉制成锥光纤后，倏逝波占导波光的比例大大增加，激发了人们对光纤倏逝波研究的兴趣。
• 当光纤经融熔拉制成锥光纤时，锥腰很细，其典型大小为零点几到几个微米。此时原纤芯已不存在，其中传输的模是属于以空气为包层的细纤的模。由于锥腰很细，已与光波长同一数量级，倏逝波场有很大部分的能量透入到介质 2（包层）中。光纤外、内传输的能量比例达到50~70%甚至更高，这是锥光纤倏逝波将得以大显身手的重要原因。
结论
• 由于倏逝波的振幅以指数衰减，限制在离界面波长量级处，这个特点促使光纤倏逝波在现代生物传感器，光纤氢气传感器等领域大大发挥了作用。
•
随着现代电子及生物技术的迅速发展,光纤倏逝波生物传感技术已形成一个独立的新兴高科技领域，由于它能提供快速而有效的分析手段代替传统的实验室技术,从而给生物医学、环境检测、食品医药工业及军事医学领域直接带来了新的技术革命。 • 由于光纤倏逝与球形微腔、环形微腔回廊模间有很高的耦合效率，为制作基于锥光纤光学微腔耦合的光通信用窄带滤波器、光分插复用器、微腔激光器开辟了新的途径。在现代高新技术领域中，光纤倏逝波的应用将有很好的前景
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【实用】光纤通信技术及应用PPT资料

复用技术光复用技术种类很多，其中最为重要的是波分复用（WDM）技术和光时分复用（OTDM）技术。光复用技术是当今光纤通信技术中最为活跃的一个领域，它的技术进步极大地推动光纤通信事业的发展，给传输技术带来了革命性的变革。波分复用当前的商业水平是273个或更多的波长，研究水平是1022 个波长（能传输368亿路），的潜在水平为几千个波长，理论极限约为15000个波长（包括光的偏振模色散复用，OPDM）。据1999年5月多伦多的Light Management Group Inc ofToronto演示报导，在一根光纤中传送了65536个光波，把PC数字信号传送到200m的广告板上，并采用声光控制技术，这说明了密集波分复用技术的潜在能力是巨大的。OTDM是指在一个光频率上，在不同的时刻传送不同的信道信息。这种复用的传输速度已达到320Gb/s的水平。若将DWDM与OTDM相结合，则会使复用的容量增加得更大，如虎添翼。放大技术
3. 窄带响应可调谐集成光子探测器由于DWDM光网络系统信道间隔越来越小，甚至到。为此，探测器的响应谱半宽也应基本上达到这个要求。恰好窄带探测器有陡锐的响应谱特性，能够满足这一要求。集F-P腔滤波器和光吸收有源层于一体的共振腔增强（RCE）型探测器能提供一个重要的全面解决方案。 4. 基于硅基的异质材料的多量子阱器件与集成（SiGe/Si MQW) 这方面的研究是一大热点。众所周知，硅（Si）、锗（Ge）是间接带隙材料，发光效率很低，不适合作光电子器件，但是Si材料的半导体工艺非常成熟。于是人们设想，利用能带剪裁工程使物质改性，以达到在硅基基础上制作光电子器件及其集成（主要是实现光电集成，即OEIC）的目的，这方面已取得巨大成就。在理论上有众多的创新，在技术上有重大的突破，器件水平日掺有稀土离子的光纤。如掺铒（Er3+）、掺钕（Nb3+）、掺镨（Pr3+）、掺镱（Yb3+）、掺铥（Tm3+）等，以此构成激光活性物质。这是制造光纤

基于倏逝波的锥形光纤马赫-曾德尔湿度传感器

基于倏逝波的锥形光纤马赫-曾德尔湿度传感器蒋友华;傅海威;丁继军;张静乐;乔学光【摘要】提出了一种基于倏逝波原理的光纤马赫-曾德尔湿度传感器,传感器是在2个单模光纤粗锥的传感臂中心通过绝热火焰熔融拉锥处理而成.光由传感器输入端传入,经过第1个粗锥时,将激发出若干高阶模,各模式光传输经过细锥区进入第2个粗锥时被耦合进入传感器输出端.当外界湿度变化时,细锥区倏逝场随之变化,最终导致透射谱能量变化.通过测量透射谱能量变化,可以实现环境湿度传感测量.实验结果表明,在35%~85%RH的湿度变化范围内,透射谱的能量具有相同变化趋势,处于水蒸气吸收峰附近的干涉谷湿度响应灵敏度可达0.157 dBm/%RH,温度交叉灵敏度仅为0.014 %RH/ ℃.该传感器因其制作简单、灵敏度高,温度交叉敏感小等特点,具有很好的应用前景.%According to the principle of evanescent wave, a humidity sensor based on optics in-fiber Mach-Zehnder interferometer was proposed by using the standard single mode fiber with two waist-enlarged bitapers, and the center of sensing arm was tapered by adiabatic flam-heated fiber tapering machine.The light propagates from the input end of the sensor, the first bitaper excites a number of higher-order modes, each mode transmits through tapered fiber and into the second bitaper,which can be coupled into the output fiber of the sensor.The change of the humidity can lead to the evanescent field of the tapered fiber changing, eventually causes the energy of the transmission spectrum energy to change.The environment humidity sensing measurement can be realized through measuring the variation of transmission spectrum energy.The experimental results show that within the humidity changingscope of 35%~85%, the energies of the transmission spectra have the same variation trend, a valley of interference spectrum near the water vapor absorption peak has the highest sensitivity of 0.157 dBm/%RH, the temperature cross-sensitivity is as low as 0.014 %RH/ ℃.This humidity sensor is advantaged by easy manufacturing, high sensitivity and immunity of temperature cross-sensitivity,it have a great application prospect.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】7页(P140-146)【关键词】湿度传感;锥形光纤;倏逝波;光纤Mach-Zehnder干涉仪;交叉敏感【作者】蒋友华;傅海威;丁继军;张静乐;乔学光【作者单位】西安石油大学理学院光电油气测井与检测教育部重点实验室,陕西西安 710065;西安石油大学理学院光电油气测井与检测教育部重点实验室,陕西西安 710065;西安石油大学理学院光电油气测井与检测教育部重点实验室,陕西西安 710065;西安石油大学理学院光电油气测井与检测教育部重点实验室,陕西西安 710065;西北大学物理系,陕西西安 710069【正文语种】中文【中图分类】TN253相对湿度(relative humidity,RH)的测量及其控制广泛应用于工农业生产、食品医疗、航空航天、发电变电、纺织、仓储、气象监测等领域。

光纤倏逝波生物传感器教材

实用化、商品化
多样化材料、器件、功能

光纤倏逝波生物传感器成为研究热点：实用方便，灵敏度高，可进行远距离实时分析发展的趋势：小型化、规格化、商品化研究尚处于发展阶段，新技术的开发和研制具有重大意义

[1]黄惠杰,崔俊辉,任冰强,等.光纤倏逝波生物传感器及其应用[J].光学学报，2003,23(4):451 [2]崔俊辉,黄惠杰,杨瑞馥,等.光纤生物传感器用于核算的特异性检测[J].分析化学，2003,31(1):34 [3]司士辉.生物传感器[M]，北京：化学工业出版社， 2002.12 [4]邓立新.基于倏逝波的光纤生物传感器系统关键技术研究，博士学位论文，国防科学技术大学研究生院，2006.4 [5]姜广文.光纤倏逝波生物传感器理论分析及信号处理实验研究，硕士学位论文，国防科学技术大学研究生院， 2005.11 [6]崔俊辉，杨瑞馥.光纤生物传感器及其在微生物检测中的应用[J],生物技术通讯，2001,12(1):67-69、80
1. 毒品和滥用药品检测设计出用竞争抑制法分析人类尿液中可卡因及其代谢产物（COC）的四通道光纤生物传感器效果：一次实验仅需200s，而且一根光纤平均可用于11次检测。对于BE检出的灵敏度达到
0.75 ng/mL
2. 临床疾病监测
研制出快速光纤生物传感器用于PC的检测
效果：
一根光纤可连续进行6次实验：用含钙离子pH为9.0的PBS 缓冲液清洗光纤，即实现光纤再生；实现了对小分子物质的检测，如对败血症和血栓形成的特异性标志物二聚体的检测；与传统的ELISA法相比，光纤生物传感器检测更快（约需 11min），对操作人员也无需特殊要求。

光纤传感原理与技术是以光纤的导波现象为基础的。光纤的结构图