目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 光纖化學(xué)傳感技術(shù)簡介 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 OFCS的特點 2
1.1.3 OFCS的分類 3
1.2 光纖化學(xué)傳感基本原理 4
1.2.1 光纖pH傳感器 5
1.2.2 光纖離子傳感器 7
1.2.3 光纖氣體傳感器 8
1.2.4 光纖紫外傳感器 9
1.2.5 光纖生物傳感器 9
1.3 OFCS發(fā)展歷程 11
1.4 OFCS存在的主要問題 15
參考文獻(xiàn) 16
第2章 微結(jié)構(gòu)光纖化學(xué)傳感技術(shù) 21
2.1 MNF的研究及化學(xué)傳感應(yīng)用 21
2.1.1 MNF化學(xué)傳感技術(shù)的應(yīng)用 21
2.1.2 MNF的波導(dǎo)特性 25
2.1.3 MNF的工藝制備 30
2.2 PCF的研究及化學(xué)傳感應(yīng)用 33
2.2.1 PCF概述 35
2.2.2 PCF-SPR傳感機(jī)理 44
2.2.3 PCF傳感單元的制備及鍍膜技術(shù) 49
2.3 光纖光柵的研究及化學(xué)傳感應(yīng)用 49
2.3.1 FBG的應(yīng)用發(fā)展及分類 50
2.3.2 FBG的傳感原理 54
2.3.3 FBG的制備方法及波長解調(diào)技術(shù) 56
2.4 本章小結(jié) 60
參考文獻(xiàn) 61
第3章 光纖納米磁流體材料磁傳感技術(shù)與系統(tǒng) 67
3.1 光纖磁場傳感器概述 67
3.1.1 光纖磁場傳感器的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 67
3.1.2 光纖磁場傳感器的分類及介紹 69
3.1.3 磁性敏感材料的研究及發(fā)展 71
3.2 MNF實現(xiàn)光纖傳感的理論分析 77
3.2.1 MNF傳感器概述 77
3.2.2 MNF常用加工制備 79
3.3 環(huán)形腔衰蕩傳感器 81
3.3.1 基于FLRD結(jié)構(gòu)的時分復(fù)用原理 82
3.3.2 基于時分復(fù)用原理的FLRD磁場與溫度傳感器 84
3.3.3 環(huán)形腔衰蕩傳感的理論分析 92
3.4 MZ干涉全光纖傳感 94
3.4.1 MZ干涉的光纖傳感理論分析 98
3.4.2 In-line結(jié)構(gòu)MZ干涉?zhèn)鞲械睦碚摲治?100
3.4.3 基于MZ干涉的全光纖磁場與溫度傳感器 101
3.5 本章小結(jié) 109
參考文獻(xiàn) 110
第4章 光纖磁致伸縮材料電流傳感技術(shù)與系統(tǒng) 114
4.1 磁致伸縮功能材料概述 114
4.1.1 磁致伸縮功能材料的發(fā)展與分類 114
4.1.2 磁致伸縮功能材料的傳感原理與特征 116
4.1.3 磁致伸縮材料的制備工藝及磁致伸縮微觀性能表征 118
4.2 磁致伸縮功能材料光纖電流傳感器的設(shè)計與性能分析 122
4.2.1 差動式GMM-FBG交流電流傳感系統(tǒng)的設(shè)計與性能分析 122
4.2.2 EFPI-GMM高分辨率電流傳感器的設(shè)計與性能分析 135
4.3 交流電流傳感器的磁滯非線性校正 144
4.4 本章小結(jié) 154
參考文獻(xiàn) 155
第5章 光纖量子點氣體傳感技術(shù)與系統(tǒng) 158
5.1 量子點納米材料概述 158
5.1.1 量子點納米材料的發(fā)展現(xiàn)狀 158
5.1.2 無機(jī)量子點的發(fā)展現(xiàn)狀 159
5.1.3 碳量子點的發(fā)展現(xiàn)狀 161
5.2 QDs納米材料特性 167
5.2.1 QDs納米材料的基本性質(zhì) 167
5.2.2 QDs納米材料的傳感特性 175
5.3 量子點納米材料的光纖氣體傳感器研究 185
5.3.1 基于CQDs的NO氣體光纖傳感器研究 185
5.3.2 基于功能化GQDs的H2S氣體光纖傳感器研究 188
5.3.3 基于PbS量子點的NO2氣體光纖傳感器研究 192
5.4 本章小結(jié) 195
參考文獻(xiàn) 196
第6章 光纖納米ZnO材料紫外傳感技術(shù)與系統(tǒng) 201
6.1 納米ZnO材料概述 201
6.1.1 納米ZnO材料的發(fā)展現(xiàn)狀 201
6.1.2 納米ZnO材料的光電特性 204
6.2 ZnO納米材料光纖紫外傳感器的研究 206
6.2.1 ZnO納米材料的紫外敏感特性 206
6.2.2 基于紫外敏感材料的MNF倏逝場理論研究 210
6.2.3 ZnO納米材料的制備工藝 212
6.2.4 ZnO/MNF傳感單元的設(shè)計與制備 217
6.2.5 傳感光路搭建與性能測試 219
6.2.6 光纖環(huán)形腔衰蕩光譜傳感光路研究 223
6.3 Ag摻雜ZnO光纖紫外傳感器的研究 227
6.3.1 Ag摻雜ZnO材料紫外敏感特性 227
6.3.2 Ag摻雜ZnO的MNF傳感單元制備 228
6.3.3 傳感光路搭建與性能測試 231
6.4 Ag摻雜ZnO/Gr光纖紫外傳感器的研究 234
6.4.1 Ag摻雜ZnO/Gr材料理論研究 234
6.4.2 Ag摻雜ZnO/Gr/單模-拉錐多模-單模紫外傳感特性研究 243
6.4.3 Ag摻雜ZnO/Gr/單模-雙錐多模-單模紫外傳感特性研究 250
6.5 本章小結(jié) 255
參考文獻(xiàn) 256
第7章 光纖氧化石墨烯溫濕度傳感技術(shù)與系統(tǒng) 262
7.1 GI材料概述 262
7.1.1 GO溫度傳感的研究進(jìn)展 262
7.1.2 GO濕度傳感的研究進(jìn)展 263
7.1.3 GO的制備工藝 265
7.2 GO包覆的光纖溫度傳感器研究 265
7.2.1 GO的溫度敏感特性 266
7.2.2 MOF溫度傳感原理 268
7.2.3 GO/MOF傳感單元的設(shè)計與仿真分析 271
7.2.4 GO/MF傳感單元的制備與性能測試 279
7.3 GO包覆的光纖濕度傳感器研究 288
7.3.1 GO的濕度敏感特性 289
7.3.2 MOF濕度傳感原理 290
7.3.3 GO/MNF光纖傳感單元的設(shè)計與仿真分析 290
7.3.4 GO/MNF光纖傳感單元的制備與性能測試 296
7.4 高靈敏度PCF-SPR光纖溫濕度傳感器設(shè)計 304
7.4.1 PCF-SPR光纖溫度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能分析 305
7.4.2 PCF-SPR光纖濕度傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能分析 320
7.5 本章小結(jié) 328
參考文獻(xiàn) 328
第8章 光纖金屬薄膜的液體折射率傳感技術(shù)與系統(tǒng) 331
8.1 金屬薄膜材料概述 331
8.1.1 金屬薄膜材料的研究進(jìn)展 331
8.1.2 金屬薄膜材料的制備工藝 335
8.2 SPR技術(shù) 340
8.2.1 SPR激發(fā)原理 340
8.2.2 光纖SPR傳感原理 341
8.3 基于SPR效應(yīng)的光纖液體折射率傳感器研究 345
8.3.1 金屬薄膜材料/SPR光纖液體折射率傳感器的制備與性能測試 345
8.3.2 高靈敏度SPR光纖液體折射率傳感器的設(shè)計與性能分析 361
8.4 本章小結(jié) 379
參考文獻(xiàn) 379
后記 388