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铌酸锂双面金属包覆波导电压传感特性

量子电子学报 2011年第2期28卷 202-205页

作者：袁文桑明煌陈险峰肖平平曹庄琪郭琴上海交通大学物理系上海200240 江西师范大学物理系江西南昌330022 宜春学院物理科学与工程技术学院江西宜春336000

设计了一种利用铌酸锂作为波导基片的双面金属包覆平板光波导,利用波导中超高阶导模高敏感特性制成了一种反射型光学电压传感器。入射激光束采用小角度入射,当光波导处于导模共振状态时,选择一个恰当的工作点,再通过两金属电极对该器件... 详细信息

设计了一种利用铌酸锂作为波导基片的双面金属包覆平板光波导,利用波导中超高阶导模高敏感特性制成了一种反射型光学电压传感器。入射激光束采用小角度入射,当光波导处于导模共振状态时,选择一个恰当的工作点,再通过两金属电极对该器件施加直流电压,通过检测反射光强,获得相应的电压值变化。实验测量中所用的电压范围是-800～800 V,得到的线性度值为0.995,波导反射光的反射率变化灵敏度为0.2%V^(-1),实验表明这种电压传感器具有较好的线性和灵敏度,该新型电压传感器具有结构与制作简单、调节方便和成本低廉等优点。

关键词：导波光学双面金属波导铌酸锂电压传感

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基于SPR效应的液晶填充PCF电压传感

光通信研究 2018年第2期2期(22)卷 64-67页

作者：郭晓晨施伟华南京邮电大学光电工程学院南京210023

利用光子晶体光纤(PCF)的选择性填充特性,设计了一种具有较高灵敏度的液晶填充PCF电压传感结构。PCF中一个空气孔镀纳米金薄膜作为表面等离子体共振通道,并填充E7液晶作为电压灵敏介质,实现对较低电压的检测。利用全矢量有限元法对传感... 详细信息

利用光子晶体光纤(PCF)的选择性填充特性,设计了一种具有较高灵敏度的液晶填充PCF电压传感结构。PCF中一个空气孔镀纳米金薄膜作为表面等离子体共振通道,并填充E7液晶作为电压灵敏介质,实现对较低电压的检测。利用全矢量有限元法对传感特性进行仿真研究。结果表明,在环境温度20℃下,在0~50V低电压范围内,该结构电压传感灵敏度最高可达1.94nm/V,且具有很好的线性度。

关键词：光子晶体光纤电压传感表面等离子体共振选择性填充液晶

基于全光纤马赫-曾德尔干涉仪的电压传感研究

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传感技术学报 2001年第4期14卷 344-348页

作者：黄勇林冯德军许兆文童峥嵘开桂坛赵启大董孝义南开大学现代光学研究所天津300071

利用压电陶瓷 ( PZT)的电致伸缩效应 ,我们报道了一种全光纤马赫 -曾德尔干涉仪 ( MZI)电压传感器 ,对直流电压传感特性进行了实验研究 .采用波长定标法 ,在消除环境干扰的情况下 ,当直流电压在 -58～ 58V范围内变化时 ,波长改变了 3 .8... 详细信息

利用压电陶瓷 ( PZT)的电致伸缩效应 ,我们报道了一种全光纤马赫 -曾德尔干涉仪 ( MZI)电压传感器 ,对直流电压传感特性进行了实验研究 .采用波长定标法 ,在消除环境干扰的情况下 ,当直流电压在 -58～ 58V范围内变化时 ,波长改变了 3 .86nm,调谐灵敏度为 0 .0 3 3 nm/ V,线性拟合度为 0 .

关键词：马赫-曾德尔干涉仪电压传感压电陶瓷

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基于光纤光栅的直流电压传感技术研究

基于光纤光栅的直流电压传感技术研究

作者：高佳玥燕山大学

学位级别：硕士

目前众多工业、军事以及民用领域都对高压直流电有着广泛的应用需求。传统的直流高压测量方法,如高阻分压器、静电电压表等,都存在精度不高、可靠性低、操作复杂等缺点,无法满足对测量精度和响应速度的需求。鉴于此,本课题拟研究电压等... 详细信息

目前众多工业、军事以及民用领域都对高压直流电有着广泛的应用需求。传统的直流高压测量方法,如高阻分压器、静电电压表等,都存在精度不高、可靠性低、操作复杂等缺点,无法满足对测量精度和响应速度的需求。鉴于此,本课题拟研究电压等级为6k V,体积小、重量轻、使用方便、能够以较高的精度和响应速度对高压直流电压进行测量的新型光学电压传感技术,为直流高压测量技术在工业和军事领域的应用提供新思路和新方法。主要工作内容如下。首先,从理论上明确压电陶瓷的逆压电效应响应特性以及光纤光栅的传感特性,构建了传感单元的基本模型;利用参考光栅法解决光栅温度和应变的交叉敏感性,阐述了基于光纤光栅的直流电压传感技术的基本原理及设计方案。其次,对比分析不同压电陶瓷的材料、结构尺寸及加压方式对灵敏度的影响规律,优化了实验方案;基于耦合模理论对光栅光谱特性进行仿真分析,研究了施加轴向预应力和剥离涂覆层对光纤光栅传感特性的影响;设计传感单元封装结构来规避压电位移的损耗,并对该结构实际应用效果进行了验证。然后,在低电压环境中对传感器进行基本传感特性测试。设计了温度特性检测方案,分析了参考光栅温度补偿方法的可行性和具体效果。最后,在高电压环境中进一步研究传感器的传感性能及测量性能。对传感器的重复性、稳定性和误差进行了分析。研究结果表明,本文设计的传感器具有良好的线性度及重复性,可以实现直流高电压的快速准确测量。

关键词：高压直流电电压传感光纤布拉格光栅压电陶瓷光纤传感

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光纤Bragg光栅电压传感特性

传感器技术 2000年第3期19卷 15-17,20页

作者：王黎蒙朱荣华巫弢华周姬旻信息产业部电子第二十三研究所检测中心上海200437

应用逆压电效应 ,在低频或直流条件下 ,分析了光纤光栅与压电材料相结合的电压探头的传感性能 ,导出了Bragg反射波长位移量 ΔλB 随检测电压U之间的变化关系式 ;给出了PZT - 5H和SbSI两种压电材料与光纤光栅构成传感头的U、ΔλB、λB... 详细信息

应用逆压电效应 ,在低频或直流条件下 ,分析了光纤光栅与压电材料相结合的电压探头的传感性能 ,导出了Bragg反射波长位移量 ΔλB 随检测电压U之间的变化关系式 ;给出了PZT - 5H和SbSI两种压电材料与光纤光栅构成传感头的U、ΔλB、λB、ΔL/L四个参量之间的相互关系计算曲线。

关键词：光纤光栅压电材料电压传感电压探头

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铌酸锂双面金属包覆波导电压传感特性

铌酸锂双面金属包覆波导电压传感特性

蚕丝基LC无线传感器在体表压力与体内电源电压监测方面的应用

第二届全国光学青年学术论坛

作者：袁文桑明煌陈险峰肖平平曹庄琪郭琴上海交通大学物理系江西师范大学物理系宜春学院物理科学与工程技术学院

设计了一种利用铌酸锂作为波导基片的双面金属包覆平板光波导,利用波导中超高阶导模高敏感特性制成了一种反射型光学电压传感器。入射激光束采用小角度入射,当光波导处于导模共振状态时,选择一个恰当的工作点,再通过两金属电极对该器件施加点流电压,通过检测反射光强,获得相应的电压值变化。实验测量中所用的电压范围是-80000 V,得到的线性度值为0.995,波导反射光的反射率变化灵敏度为0.2%V,实验表明这种电压传感器具有较好的线性和灵敏度,该新型电压传感器具有结构与制作简单、调节方便和成本低廉等优点。

关键词：导波光学双面金属波导铌酸锂电压传感

来源： cnki会议评论

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蚕丝基LC无线传感器在体表压力与体内电源电压监测方面的应用

作者：文豪厦门大学

学位级别：硕士

迫于材料、设备、医疗资源等的限制,现有的医疗手段无法满足患者日常健康监测的需求,给医疗诊断增加了难度。成本低、操作简单的健康监测传感器能有效改善这一现状。但健康监测传感器的发展正面临诸多难题。穿戴式健康监测传感器亲肤性... 详细信息

迫于材料、设备、医疗资源等的限制,现有的医疗手段无法满足患者日常健康监测的需求,给医疗诊断增加了难度。成本低、操作简单的健康监测传感器能有效改善这一现状。但健康监测传感器的发展正面临诸多难题。穿戴式健康监测传感器亲肤性差,灵敏度低,结构复杂且需内置电源,而可植入式健康监测传感器生物相容性差,能耗高且无法实时输出工作信号,这些问题使得健康监测传感器的发展受到了制约。本论文针对以上问题,对健康监测传感器的发展提出了新的思路并完成了相关研究。研究的主要结论和创新点如下:(1)将蚕丝进行脱胶反应后加入聚氨酯,在丝素蛋白成膜过程中掺入金属材料,可制得基于丝素蛋白膜的金属导电网络。根据拉伸测试、红外光谱和热重分析的结果,该复合膜具有优异的生物相容性和拉伸性。相比于纯丝素蛋白薄膜,此复合膜具有更好的耐水与耐高温的性能,能在柔性微纳制造中起到类似印刷电路板(PCB)的作用,解决了微纳米加工技术难以用于蛋白质材料的问题。(2)基于丝素蛋白膜与金属导电网络,设计出的电容与电感的复合型压力无线传感器具有很高的灵敏度(1.192 MHz/kPa),能实现同时监测10个传感单元的压力变化,并远程对多点压力信号变化进行监测。该传感器能被用于监测易弯曲部位(如手指)、需局部多点测试的部位(如足部)和需远程监测的场景(远场分析人体姿势)。(3)基于丝素蛋白膜与金属导电网络,通过化学反应在其表面生长多级结构,能制得生物相容性较好的超级电容器(MSC)。其面电容为11.64mF·cm-2。开发了一种能为MSC无线充电并监测其电压信号的电源管理系统,其电压传感灵敏度高达3.5 MHz/V。该系统能在无创伤条件下为医疗器件供电,并实时输出器件的工作电压信号。

关键词： LC谐振压力传感电压传感

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液晶填充的光子晶体光纤的传感特性研究

液晶填充的光子晶体光纤的传感特性研究

作者：吕蕾天津理工大学

学位级别：硕士

光子晶体光纤是一种新型的微结构光纤,其具有的诸多优点吸引了众多学者的关注和研究。光子晶体光纤截面存在周期性排列的空气孔,这些空气孔的存在为光子晶体光纤提供了一个灵活的设计空间。通过改变空气孔的排列方式、大小、孔间距都能... 详细信息

光子晶体光纤是一种新型的微结构光纤,其具有的诸多优点吸引了众多学者的关注和研究。光子晶体光纤截面存在周期性排列的空气孔,这些空气孔的存在为光子晶体光纤提供了一个灵活的设计空间。通过改变空气孔的排列方式、大小、孔间距都能使其传输特性发生改变。后来人们开始在空气孔填充其他物质来改变光子晶体光纤的传输特性。液晶由于其对温度和电压的高敏感性,近几年来被越来越多地运用到光子晶体光纤传感的研究中。本文对填充液晶的光子晶体光纤在红外波段的传感特性做了理论分析,且首次对太赫兹波段的液晶填充的光子晶体光纤的传感特性做了理论研究。本文主要包括以下内容：文章首先介绍了光子晶体和光子晶体光纤的概念和性质。并且分类介绍了折射率导光和带隙型导光的光子晶体光纤。接着对近几年来光子晶体光纤传感的研究进展做了分析。对液晶的光学性质做了简要介绍。并着重介绍了向列相液晶。向列相液晶等效为单轴晶体,其光轴方向为液晶分子的长轴方向。本文中液晶分子排列方式为与光纤轴平行的平行排列方式。温度和电压都会影响液晶的折射率。将各向异性液品的折射率用张量表示了出来。介绍了本文所用到的理论数值计算方法：有限元法和平面波展开法。分析了液晶E7在红外波段的折射率的温度和电压特性。用有限元软件Comsol分析了红外波段下的填充液晶后的折射率引导型的光子晶体光纤的温度和电压传感特性。并且比较了不同纤芯半径下的受温度和电压调制的程度。基于全平面展开法,用Rsoft软件分析带隙型的光子晶体光纤的温度传感特性。对光子晶体光纤在太赫兹波段的温度传感做了数值模拟。首先分析了液晶5CB在太赫兹波段的折射率的温度特性。接着用Comsol模拟了填充液晶后的折射率引导型的光子晶体光纤的温度传感特性,比较了不同纤芯半径的情况。用反谐振模型解释了带隙型的光子晶体光纤的温度传感机制。

关键词：光子晶体光纤液晶温度传感电压传感

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基于二维光子晶体的电磁级联传感

基于二维光子晶体的电磁级联传感

作者：陈伟南京邮电大学

学位级别：硕士

随着信息科技的发展,电磁环境越趋复杂,对电磁环境的检测对于保证设备正常运行意义重大。光学方法具有抗电磁干扰的特点,逐渐取代电学方法而应用于电磁传感中。光子晶体作为一种新型的微结构,拥有设计灵活、体积小、易于集成等优点吸引... 详细信息

随着信息科技的发展,电磁环境越趋复杂,对电磁环境的检测对于保证设备正常运行意义重大。光学方法具有抗电磁干扰的特点,逐渐取代电学方法而应用于电磁传感中。光子晶体作为一种新型的微结构,拥有设计灵活、体积小、易于集成等优点吸引了大量的研究。本文在H0腔和H1腔基础上设计了一种基于二维光子晶体的电磁级联传感结构,为探索高灵敏电磁传感提供了一种新颖简便的方法。本文首先运用平面波展开法和时域有限差分法,借助Rsoft和Lumerical-FDTD仿真软件,数值分析了边腔耦合型传感结构H0腔和改进的H1腔的灵敏度S和Q值与传感结构特征参数的依赖关系,并根据计算结果得到优化的结构参数。H0腔传感结构在移动距离d=0.06a,传感空气孔数N=4时的传感灵敏度S为210nm/RIU,Q值为3389;改进的H1腔传感结构在缩小空气孔半径r=0.24a,传感空气孔数N=7时的灵敏度S为200nm/RIU,Q值可达4207。基于以上讨论,本文在关于W1波导镜像对称的H0腔以及改进的H1腔传感结构中,通过将两对传感微腔引入到同一个二维光子晶体中,提出了一种基于二维光子晶体电磁级联传感结构,用于电压、磁场的检测,分别对电压和磁场传感特性进行了仿真模拟和数值分析并对其参数进行了优化。选择二维光子晶体晶格常数a=420nm,空气孔半径r=0.34a=142.8nm,H0腔相邻空气孔移动距离d=0.08a=33.6nm,改进的H1腔空气孔半径r=0.20a=84nm;该传感结构在14-50V范围内最大电压灵敏度S=1.86nm/V,在10-40m T范围内,磁场灵敏度S=13.06nm/m T;且两对传感微腔相互独立,互不影响,在相应的测量区间内拥有良好的线性关系。本文所设计的基于二维光子晶体电磁级联传感结构不仅可以解决一定范围内电压、磁场的检测,而且通过改变填充材料可用于其他多参量光子晶体传感结构的集成中。

关键词：二维光子晶体电压传感磁场传感光子晶体微腔镜像对称