納米光纖傳感器：8-3 納米光纖傳感器.pdf
納米光纖傳感器
《光纖傳感技術(shù)》
微納光纖
60 μm
頭發(fā)
4-μm diameter
500 nm
150-nm diameter
Nanofiber
納米光纖的制造
? 2步:
? 火焰加熱光纖拉錐
? 錐形光纖拉至 D
納米光纖傳感器：大氣中的任何超細(xì)顆粒物都逃不過新型納米光纖型傳感器的“火眼金睛”
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納米光纖傳感器：納米人
硅基分布式光纖傳感器（DFOS）系統(tǒng)已成為檢測不可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中的應(yīng)變，壓力，振動，加速度，溫度和濕度的強(qiáng)大工具。然而，DFOS系統(tǒng)與軟機(jī)器人和可伸縮電子設(shè)備相關(guān)的大應(yīng)變并不兼容。
近日，受硅基DFOS的啟發(fā)，美國康奈爾大學(xué)Robert F. Shepherd報道了一種多功能可擴(kuò)展的光學(xué)機(jī)械傳感器，并稱之為可擴(kuò)展DFOS。
文章要點(diǎn)
1）DFOS由包含連續(xù)或離散彩色圖案的彈性光導(dǎo)的平行組件組成。該光導(dǎo)是一種可擴(kuò)展的多模式傳感光導(dǎo)（SLIMS）。通過利用受挫的全內(nèi)反射和吸收的組合，可擴(kuò)展DFOSs可以區(qū)分和測量機(jī)械變形的位置、大小和模式(拉伸、彎曲或擠壓)。
2）研究人員還通過可擴(kuò)展的集成DFOS的無線手套進(jìn)一步演示了多位置解耦和多模式變形解耦，該手套可以同時重新配置所有類型的手指關(guān)節(jié)運(yùn)動和外部按壓，只需一個傳感器即可實(shí)時完成。
Hedan Ba, et al, Stretchable distributed fiber-optic sensors, Science, 2020
DOI: 10.1126/science.aba5504
納米光纖傳感器：納米光纖傳感器
納米光纖傳感器
?
摘要
:
根據(jù)納米光纖的倏逝波傳輸特性，提出將亞波長直徑氧化硅納
米光纖用于光學(xué)傳感器的研究設(shè)想。通過求解
Maxwell
方程，
得到由于周圍環(huán)境折射率變化而引起的光纖傳導(dǎo)模的位相改變，
并由此計(jì)算傳感器的靈敏度。研究結(jié)果表明，使用納米光纖研
制傳感器，可以獲得比微米級光纖或波導(dǎo)傳感器更小的結(jié)構(gòu)尺
寸和更高的靈敏度。
?
關(guān)鍵詞
:
納米光纖倏逝波光纖傳感器
?
光纖傳感是上世紀(jì)
70?
年代后期發(fā)展起來的一項(xiàng)光學(xué)檢測技術(shù)，它利
用光在媒質(zhì)中的強(qiáng)度、位相、偏振等特性變化，來檢測諸如溫
?
度、壓力、濃度等一系列物理量、化學(xué)量或生物量的變化，具有靈敏
度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在科研、
工業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療、軍事等很多方面得到了廣泛應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)
用潛力和發(fā)展前景
[1]
。使用光學(xué)倏逝波的光纖或波導(dǎo)傳感器是目前
的重要發(fā)展方向之一
[2]
。在以往的研究中，大多使用直徑或?qū)挾仍?br/>微米量級的光纖拉錐或硅基平面波導(dǎo)作為導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，
在波導(dǎo)外部產(chǎn)生
一定比例的倏逝波，
用于探測周圍環(huán)境的變化，
表現(xiàn)為輸出光的強(qiáng)度
和位相等特性的改變，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)傳感功能。
?
在這一類傳感器中，
與傳感器性能
（比如靈敏度和響應(yīng)速度等重
?
要參數(shù)）直接相關(guān)的是光纖敏感部分的尺寸和倏逝波在傳導(dǎo)模中所
?
占的比例。敏感光纖尺寸越小、倏逝波所占的比例越大，就有可能使
?
傳感器的靈敏度越高、尺寸越小、響應(yīng)越快，以及對被測樣品的需求
