纳米光纤传感器：8-3 纳米光纤传感器.pdf

纳米光纤传感器
《光纤传感技术》
微纳光纤
 60 μm
 头发
4-μm diameter
500 nm
150-nm diameter
Nanofiber
纳米光纤的制造
  ? 2步:
 ? 火焰加热光纤拉锥
 ? 锥形光纤拉至 D

纳米光纤传感器：大气中的任何超细颗粒物都逃不过新型纳米光纤型传感器的“火眼金睛”

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纳米光纤传感器：纳米人

硅基分布式光纤传感器（DFOS）系统已成为检测不可扩展结构中的应变，压力，振动，加速度，温度和湿度的强大工具。然而，DFOS系统与软机器人和可伸缩电子设备相关的大应变并不兼容。
近日，受硅基DFOS的启发，美国康奈尔大学Robert F. Shepherd报道了一种多功能可扩展的光学机械传感器，并称之为可扩展DFOS。
文章要点
1）DFOS由包含连续或离散彩色图案的弹性光导的平行组件组成。该光导是一种可扩展的多模式传感光导（SLIMS）。通过利用受挫的全内反射和吸收的组合，可扩展DFOSs可以区分和测量机械变形的位置、大小和模式(拉伸、弯曲或挤压)。
2）研究人员还通过可扩展的集成DFOS的无线手套进一步演示了多位置解耦和多模式变形解耦，该手套可以同时重新配置所有类型的手指关节运动和外部按压，只需一个传感器即可实时完成。

Hedan Ba, et al, Stretchable distributed fiber-optic sensors, Science, 2020
DOI: 10.1126/science.aba5504

纳米光纤传感器：纳米光纤传感器

纳米光纤传感器
?
摘要
:
根据纳米光纤的倏逝波传输特性，提出将亚波长直径氧化硅纳
米光纤用于光学传感器的研究设想。通过求解
Maxwell
方程，
得到由于周围环境折射率变化而引起的光纤传导模的位相改变，
并由此计算传感器的灵敏度。研究结果表明，使用纳米光纤研
制传感器，可以获得比微米级光纤或波导传感器更小的结构尺
寸和更高的灵敏度。
?
关键词
:
纳米光纤倏逝波光纤传感器
?
光纤传感是上世纪
70?
年代后期发展起来的一项光学检测技术，它利
用光在媒质中的强度、位相、偏振等特性变化，来检测诸如温
?
度、压力、浓度等一系列物理量、化学量或生物量的变化，具有灵敏
度高、响应速度快、抗电磁干扰、抗腐蚀性强等优点，已经在科研、
工业、环境、医疗、军事等很多方面得到了广泛应用，具有广阔的应
用潜力和发展前景
[1]
。使用光学倏逝波的光纤或波导传感器是目前
的重要发展方向之一
[2]
。在以往的研究中，大多使用直径或宽度在
微米量级的光纤拉锥或硅基平面波导作为导波结构，
在波导外部产生
一定比例的倏逝波，
用于探测周围环境的变化，
表现为输出光的强度
和位相等特性的改变，从而实现光学传感功能。
?
在这一类传感器中，
与传感器性能
（比如灵敏度和响应速度等重
?
要参数）直接相关的是光纤敏感部分的尺寸和倏逝波在传导模中所
?
占的比例。敏感光纤尺寸越小、倏逝波所占的比例越大，就有可能使
?
传感器的灵敏度越高、尺寸越小、响应越快，以及对被测样品的需求