合束型光纤探针制备及其荧光测试应用

论文摘要

荧光光谱分析是一种重要的测试技术,广泛用于工业、农业、生命科学、环境科学、材料科学、食品科学和公共安全等诸多领域。近年来,基于光纤探针的荧光测试方法成为研究热点,这种方法具有高效、微观、实时、原位、可集成、小型化易便携的优势。本论文基于光纤导光理论仿真设计了三种结构的光纤荧光探针,基于二氧化碳激光熔接机制备了三种合束型光纤探针,测试了有源光纤预制棒、稀土掺杂陶瓷材料的荧光光谱,分析了影响荧光强度的几种因素,第一次实现了对各种材料荧光光谱空间分布的测试应用,达到了光纤探针设计要求。光纤荧光探针的仿真与设计方面,提出了一种反射式光纤荧光探针,光纤探针的一端与光源耦合、另一端耦合到接收光纤。用Matlab对光纤荧光探针进行了仿真,得出接收光纤能够接收到的荧光信号强度受到光纤芯径、NA、芯包比等同时影响的结论,因此在制作光纤荧光探针时,优先选择较大数值孔径、较大芯包比的光纤。光纤荧光探针的制备方面,其关键技术是一根泵浦光纤和N根接收荧光光纤组成的合束器。基于光纤合束器制作理论,利用新型的二氧化碳激光熔接机LZM-100制备出125μm 7×1、4×1、3×1合束器共三种类型的光纤荧光探针。光纤荧光探针的荧光测试方面,基于Omni-λ500光栅光谱仪搭建出测试平台,通过对稀土掺杂材料荧光测试的几组对比实验,可得到如下结果:随着光纤探针针头与样品表面距离的增加,样品的荧光谱线强度逐渐减弱;7×1光纤探针测得荧光光谱的信噪比优于3×1光纤探针所测得的荧光光谱,且7×1光纤探针的荧光接收效率高于3×1光纤探针;在一定功率范围内,荧光强度会随着泵浦光功率的增大而增大,当功率持续增大,其造成的饱和效应和热效应会使样品所发出的荧光强度变低;利用光纤探针和位移平台,测试了稀土掺杂陶瓷材料和光纤预制棒切片不同位置的荧光光谱,通过荧光强度直观表明了稀土离子的空间分布情况。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈嫒晨

导师: 戴能利

关键词: 光纤荧光探针,荧光光谱,光纤合束器,荧光测试

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,化学,无线电电子学

单位: 华中科技大学

分类号: O657.3;TN253

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.004564

总页数: 68

文件大小: 3575K

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