检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2024年第20期44卷 65-74页

作者：陈茂庆何一阳张驰林洲扬刘强赵勇东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

研制一种飞秒激光双光子聚合三维(3D)打印的片上微环谐振器,并通过实验验证其性能。通过双光子聚合3D打印卓越的制备工艺,助力波导间的精准耦合,实现微米级尺寸、纳米级精度的超小型化片上微纳聚合物波导微环谐振器结构。实验结果表明:... 详细信息

研制一种飞秒激光双光子聚合三维(3D)打印的片上微环谐振器,并通过实验验证其性能。通过双光子聚合3D打印卓越的制备工艺,助力波导间的精准耦合,实现微米级尺寸、纳米级精度的超小型化片上微纳聚合物波导微环谐振器结构。实验结果表明:当环境温度从5℃变化到35℃时,所设计的片上微环谐振器的灵敏度可达243 pm/℃,达到同类微环谐振器温度灵敏度的2~3倍,接近级联谐振环的温度灵敏度。此外,该传感器对海水盐度(质量分数)也具有良好的敏感特性,在海水溶液的盐度从20‰变为230‰的过程中,传感器的盐度灵敏度可达28.2 pm/‰。该双光子聚合3D打印片上微环谐振器具有灵敏度高、结构紧凑、制造成本低廉等优势,为实现狭窄空间内温度和盐度的传感应用提供有效的技术支持。

关键词：光纤传感器温度传感器盐度传感器微环谐振器双光子聚合三维打印

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面向人体健康防护的光纤生化传感技术

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控制与决策 2023年第8期38卷 2313-2325页

作者：张亚男靳泼郑万禄赵勇东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004

光纤生化传感器因具有不受电磁干扰、绝缘性好、安全防爆、损耗低和耐腐蚀等优点,在人体健康防护领域表现出了良好的应用价值:及时且有效地监测污染物可为环境污染物的有效控制提供数据支撑,从源头上减少疾病的发生;准确且灵敏地检测疾... 详细信息

光纤生化传感器因具有不受电磁干扰、绝缘性好、安全防爆、损耗低和耐腐蚀等优点,在人体健康防护领域表现出了良好的应用价值:及时且有效地监测污染物可为环境污染物的有效控制提供数据支撑,从源头上减少疾病的发生;准确且灵敏地检测疾病标志物可诊断人体疾病的情况,从而使得疾病的预防和早期治疗成为可能.对应用于人体健康防护中的光纤生化传感器进行全方位地概述:首先,介绍其使用的光纤传感原理;然后,总结并分析应用于气体和水质污染物监测的光纤生化传感技术;接着,总结并分析应用于人体呼出气体和生物体液检测的光纤生化传感技术;最后,讨论光纤生化传感器在人体健康防护领域实际应用的一些限制因素以及未来的发展方向.

关键词：光纤生化传感器人体健康防护危险气体水质污染物呼出气体生物体液

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基于双光子聚合3D打印的光纤法珀微波导腔制备及传感特性研究

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光学学报 2024年第2期44卷 120-126页

作者：陈茂庆刘思源蔡露刘强赵勇东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004

将光纤法布里-珀罗(法珀)微腔与微波导相结合,提出一种光纤法珀微波导腔高灵敏度折射率传感器。光纤法珀微腔可以将光场限制在微米量级的区域内,并对腔内的微波导结构起支撑保护作用;微波导在保证结构良好导光能力的同时,基于其强倏逝... 详细信息

将光纤法布里-珀罗(法珀)微腔与微波导相结合,提出一种光纤法珀微波导腔高灵敏度折射率传感器。光纤法珀微腔可以将光场限制在微米量级的区域内,并对腔内的微波导结构起支撑保护作用;微波导在保证结构良好导光能力的同时,基于其强倏逝场特性,进一步提升整体结构的折射率灵敏度。此外,基于飞秒激光双光子聚合高精度3D打印技术,可实现波导直径仅为2μm的光纤法珀微波导腔,并保证良好的制备重复性。实验结果表明:随着光纤法珀微波导腔传感器腔内液体折射率的增加,传感器的干涉光谱发生蓝移,在1.3346~1.3764折射率范围内灵敏度可达525.81 nm/RIU,与仿真获得折射率灵敏度(555.14 nm/RIU)结果接近;该传感器还展现了优良的线性响应特性,线性拟合系数可达0.9948;相比于传统无微波导的光纤法珀微腔结构,干涉光谱峰值提升了8.2 dB,折射率灵敏度提升了近4倍。

关键词：光纤传感器光纤法珀微波导腔微波导双光子聚合3D打印折射率

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自适应人工蜂群优化极限学习机在拉曼光谱血液定量分析中的应用

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计量学报 2023年第2期44卷 290-295页

作者：骈斐斐王巧云王铭萱张楚单鹏李志刚东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004

提出了一种基于自适应差分进化人工蜂群优化极限学习机预测血液各组分浓度的方法。首先应用人工蜂群算法对输入权值和隐含层阈值迭代寻优;其次结合差分进化进一步提高模型精度且避免后期易陷入局部最优等问题;由于差分进化算法交叉率和... 详细信息

提出了一种基于自适应差分进化人工蜂群优化极限学习机预测血液各组分浓度的方法。首先应用人工蜂群算法对输入权值和隐含层阈值迭代寻优;其次结合差分进化进一步提高模型精度且避免后期易陷入局部最优等问题;由于差分进化算法交叉率和变异率存在凭经验给定的不确定性,最后引入了自适应调整的思想提出自适应差分进化人工蜂群算法优化极限学习机算法的模型,将其应用于血液成分定量分析中。实验表明,自适应差分进化人工蜂群算法优化的极限学习机模型具有较高的预测精度,模型具有较强的稳健性。

关键词：计量学血液检测拉曼光谱极限学习机人工蜂群算法自适应差分进化

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基于损失模式共振的光纤湿度传感特性研究

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光电子·激光 2024年

作者：李想仝锐杰王璐瑶东北大学秦皇岛分校控制工程学院东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室

提出一种高分子湿敏材料涂覆的光纤损失模式共振(lossy mode resonance， LMR)湿度传感器，以多模光纤为基底，使用层层自组装(layer-by-layer assembled， LBL)方法在纤芯上沉积二氧化钛(titanium dioxide， TiO2)以激发LMR效应，在理... 详细信息

提出一种高分子湿敏材料涂覆的光纤损失模式共振(lossy mode resonance， LMR)湿度传感器，以多模光纤为基底，使用层层自组装(layer-by-layer assembled， LBL)方法在纤芯上沉积二氧化钛(titanium dioxide， TiO2)以激发LMR效应，在理论和实验方面验证了其对于折射率变化的敏感性，以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol， PVA)和聚酰亚胺(polyimide， PI)分别作为湿敏材料制作LMR湿度传感器，通过观察吸收光谱中共振峰的偏移来实现对周围环境湿度变化的监测。实验结果表明，两种传感器都能实现湿度的传感，且表现出相近的传感特性，其中PVA传感器在60%RH-90%RH湿度区间，灵敏度最高可达到2.94nm/%RH，两种传感器湿度灵敏度高、可逆性、重复性好，在湿度检测领域有广泛的研究和应用前景。

关键词：损失模式共振 TiO 光纤湿度传感器折射率湿敏材料

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基于深度学习的单像素成像研究进展

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激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 59-73页

作者：王琦米佳帅东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004

单像素成像通过调制光场测量场景对单个像素探测器的强度响应来还原场景图像,相比依赖阵列探测器捕捉图像信息的传统成像技术,在低成本、宽光谱及特定应用场景下具有出色表现。该技术是一种由物理域转为计算域的新型成像方式,因此众多... 详细信息

单像素成像通过调制光场测量场景对单个像素探测器的强度响应来还原场景图像,相比依赖阵列探测器捕捉图像信息的传统成像技术,在低成本、宽光谱及特定应用场景下具有出色表现。该技术是一种由物理域转为计算域的新型成像方式,因此众多研究在寻找高效的计算方式。由于神经网络在计算域中的强大学习能力,深度学习技术已经广泛应用于单像素成像中并取得了显著进展。将深度学习单像素成像分为数据驱动式、物理驱动式及混合驱动式,又在每个驱动模式下划分出神经网络用于“图像到图像”和神经网络用于“测量值到图像”两种成像方法。从6种角度综述基于深度学习的单像素成像方法的基本理论和典型案例,并讨论了各类方法的优势与不足。最后对基于深度学习的单像素成像方法进行总结与展望,有前景的应用包括高光谱成像、瞬态观测与目标检测。

关键词：单像素成像深度学习计算成像神经网络

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海水吸光度测量系统的搭建及误差来源分析

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光学精密工程 2021年第8期29卷 1751-1758页

作者：穆壮壮赵强李晋孟凡利东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004 齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋仪器仪表研究所山东青岛266061 东北大学信息科学与工程学院微纳传感与智能检测研究所辽宁沈阳110819

为了研究海水吸光度传感器的工作原理和误差来源,搭建了搭载645 nm光源的海水吸光度测量系统,根据郎伯-比尔定律、误差传递原理和吸光度传感器结构,对海水吸光度测量系统进行了分析,并通过重复性测试和吸光度测量实验对该系统的稳定性... 详细信息

为了研究海水吸光度传感器的工作原理和误差来源,搭建了搭载645 nm光源的海水吸光度测量系统,根据郎伯-比尔定律、误差传递原理和吸光度传感器结构,对海水吸光度测量系统进行了分析,并通过重复性测试和吸光度测量实验对该系统的稳定性和吸光度探测能力进行了实验验证。重复性测试实验结果显示,使用测量前标定的方法可以将误差控制在±0.008 3 m^(-1)以内,其中由光源和光电传感器引起的误差为±0.006 7 m^(-1),样品池加工引起的误差为±0.0016 m^(-1)。吸光度测量实验结果显示,超纯水的测量结果存在-0.019 44~-0.017 08 m^(-1)的光学吸收系数负测量偏差,自来水的光学吸收系数比超纯水的光学吸收系数大0.005 68 m^(-1),3%的氯化钠溶质可以使光学吸收系数增大0.097 56m^(-1)是自来水杂质引发增大量的17.2倍,海水中溶质可以使光学吸收系数增大0.726 32 m^(-1),是3%的氯化钠溶质引发增大量的7.4倍。以上结果表明,系统各模块引起的测量误差较小,符合吸光度测量要求,有能力探测出溶液中溶质对吸光度的影响,但存在一定的负测量误差。

关键词：海洋光学光学遥感水色检测吸光度

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椭球形共振光声池设计及性能评估

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量子电子学报 2021年第5期38卷 641-647页

作者：张楚潘浩尹翔宇王巧云东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 微纳精密光学传感与检测技术河北省重点实验室河北秦皇岛066400

提出一种新型椭球形共振光声池,利用有限元分析软件建立其声学特征模型,对光声池的共振频率、谐振腔内的声压分布进行仿真。根据乙炔(C_(2)H_(2))气体在近红外区吸收谱线的分布,选取1532.83 nm作为C_(2)H_(2)的测量谱线,采用可调谐分布... 详细信息

提出一种新型椭球形共振光声池,利用有限元分析软件建立其声学特征模型,对光声池的共振频率、谐振腔内的声压分布进行仿真。根据乙炔(C_(2)H_(2))气体在近红外区吸收谱线的分布,选取1532.83 nm作为C_(2)H_(2)的测量谱线,采用可调谐分布式反馈(DFB)半导体激光器作为光源。利用法布里-珀罗(F-P)光纤声波传感器对声压信号进行采集,开展对椭球形光声池性能指标的测试。实验结果表明:椭球形光声池信噪比为34,检测极限灵敏度达到1.47×10^(-9),品质因数为45.5。由此得出,该结构提高了系统的灵敏度,使光声池的性能有了明显提升,有助于提高光声光谱法痕量气体的检测灵敏度。

关键词：光谱学椭球形共振光声池光声光谱乙炔灵敏度

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阿尔茨海默病多病程自适应筛查模型的构建

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仪器仪表学报 2023年第1期44卷 182-189页

作者：李志刚胡德安纪勇吴昊单鹏东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室秦皇岛066004 天津环湖医院神经科天津300350 天津市脑血管与神经退行性疾病重点实验室天津市痴呆研究所天津300350

人口老龄化导致更高的阿尔茨海默病患病率,造成沉重的家庭和社会负担。尽早发现是延缓和逆转病程的关键,但现有检测方法无法满足价格低廉、低侵入性、快速、可靠的筛查与检测需求。生理液体光谱技术已在医学检测方面显示出了潜力,但在... 详细信息

人口老龄化导致更高的阿尔茨海默病患病率,造成沉重的家庭和社会负担。尽早发现是延缓和逆转病程的关键,但现有检测方法无法满足价格低廉、低侵入性、快速、可靠的筛查与检测需求。生理液体光谱技术已在医学检测方面显示出了潜力,但在阿尔茨海默痴呆症检测上所面临的挑战是血浆光谱中阿尔茨海默病相关特征信息难以提取以及多病程复杂分类的难题。本文从信息空间建立、特征挖掘以及筛查与检测体系构建的角度展开研究,建立模型特征波数驱动的阿尔茨海默病多病程自适应筛查与诊断体系。针对阿尔茨海默病早期、中期和晚期3个不同病程阶段,模型检测的灵敏度分别为90.0%、87.5%、100%;特异性分别为83.3%、93.7%、100%。实验结果表明,基于阿尔茨海默病多病程自适应筛查与诊断模型具有较好的检测灵敏度和特异性。

关键词：阿尔茨海默病血浆振动光谱随机森林 Relief-F算法检测模型体系

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以创新能力培养为导向的光纤光学实验课程体系重构与实践

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实验室科学 2024年第5期27卷 110-114,121页

作者：李想杨刚东北大学秦皇岛分校控制工程学院、河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066000

光纤光学是光电信息领域中标志性的高新技术,该领域技术和产业的后备力量培养具有重要的战略性意义。为完善光纤光学实验课程体系的建设,满足社会发展中对光电子领域人才的动态需求,提出了以创新实践能力培养为导向,多层次教学内容构建... 详细信息

光纤光学是光电信息领域中标志性的高新技术,该领域技术和产业的后备力量培养具有重要的战略性意义。为完善光纤光学实验课程体系的建设,满足社会发展中对光电子领域人才的动态需求,提出了以创新实践能力培养为导向,多层次教学内容构建、教研资源整合、导学结合教学方法设计、评价反馈机制完善为措施,以期培养学生的专业综合素质,提升学生的创新实践能力和科学素养,提高实验课程授课质量。

关键词：光纤光学实验课程体系建设创新实践能力

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