本網(wǎng)訊 近日，我校物理與電子科學(xué)學(xué)院江超教授團(tuán)隊(duì)在新型光纖傳感器領(lǐng)域取得新進(jìn)展,，研究成果分別發(fā)表在Optics Express和IEEE Sensors Journal上,。Optics Express是美國光學(xué)學(xué)會(huì)(OSA)旗下重要TOP期刊,，主要發(fā)表光學(xué)領(lǐng)域的高水平前沿學(xué)術(shù)成果，是國際光學(xué)界廣泛認(rèn)可的期刊,。IEEE Sensors Journal是IEEE旗下傳感器知名期刊,，主要發(fā)表傳感器領(lǐng)域的高水平前沿學(xué)術(shù)成果。上述研究成果得到了國家自然科學(xué)基金和湖北省自然科學(xué)基金創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助,，并獲得微納光電子器件與集成湖北省工程研究中心,、光電轉(zhuǎn)換材料與器件湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)的支持。

成果一：提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種基于聚乙烯醇（PVA）摻雜石墨烯量子點(diǎn)（GQD）的新型光纖法布里-珀羅干涉儀（FPI）濕度傳感器,。該傳感器由感測(cè)FPI和參考FPI并聯(lián)組成,。兩個(gè)傳感FPI分別由濕敏材料PVA和PVA-GQD組成。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),，在PVA中摻雜GQD會(huì)使?jié)穸让舾行蕴岣?.1倍,。通過拼接單模光纖和石英毛細(xì)管制備了四個(gè)參考FPI，將它們與兩個(gè)傳感FPI結(jié)合,，形成兩個(gè)游標(biāo)效應(yīng)（VE）傳感器和兩個(gè)諧波游標(biāo)效應(yīng)（HVE）傳感器,。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，PVA作為VE傳感器和HVE傳感器的傳感材料的靈敏度分別為-1.0804 nm/%RH和-1.6566 nm/%RH,。PVA-GQDs作為VE傳感器和HVE傳感器的傳感材料的靈敏度分別為3.1527 nm/%RH和7.3343 nm/%RH,。此外，兩個(gè)HVE傳感器的溫度串?dāng)_最小,。PVA-GQD是一種出色的濕敏材料,，顯著提高了濕度傳感器靈敏度，使其成為濕度傳感有前景的候選者之一,。該研究成果于2024年8月發(fā)表在Optics Express上,，我校2023級(jí)碩士研究生郭子豪為論文第一作者，江超教授為通訊作者,，湖北師范大學(xué)為唯一通訊作者單位,。

論文信息：郭子豪, 江超*, 胡傳菊, 李麗, 韓博文, 郭小珊, 孫四梅, 曹庭水, 李宏, 溫建,黃會(huì)玲. Enhancing the sensitivity of a humidity sensor by using PVA and GQDs hybrid diaphragms and the harmonic Vernier effect, Optics Express, vol. 32, no. 17, Aug. 2024, 30458-30480.

論文鏈接：https://doi.org/10.1364/OE.534281.

成果二：提出并且實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種基于并聯(lián)法布里-珀羅干涉儀（FPI）的高靈敏度矢量磁效應(yīng)（MF）傳感器。首先,，將兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單模纖維插入毛細(xì)管中構(gòu)成一個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)的FPI1,。FPI1實(shí)現(xiàn)了15.0 pm/με的高軸向應(yīng)變靈敏度。然后,，F(xiàn)PI1與磁致伸縮材料Terfenol-D結(jié)合在一起,，其MF強(qiáng)度和方向的靈敏度分別達(dá)到91.43 pm/mT和-12.75 pm/°。最后,，將參考干涉儀FPI2與FPI1匹配構(gòu)成諧波游標(biāo)效應(yīng)傳感器S1,。S1的MF強(qiáng)度和方向靈敏度分別達(dá)到-4.308 nm/mT和892.3 pm/°，將FPI1的MF強(qiáng)度和方向靈敏度分別提高了47倍和33倍。提出的傳感器能夠高靈敏度地測(cè)量MF強(qiáng)度和方向,。此外,，傳感器在制造過程中只涉及光纖切割、拼接和冷粘合,，而不會(huì)損壞光纖的結(jié)構(gòu),。因此，它易于制造,，可重復(fù)性高，成本效益高,，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,，易于操作。它是矢量MF傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)選之一,。研究成果2024年12月發(fā)表在Optics Express上,，我校青年教師晏天琦為論文第一作者，江超教授為通訊作者,，湖北師范大學(xué)為唯一通訊作者單位,。

論文信息：晏天琦, 江超*, 高嶺, 郭子豪, 韓博文, 郭小珊, 孫四梅, 曹庭水, 劉昌寧, 李宏, 張晗, 黃會(huì)玲,Highly sensitive optic fiber vector magnetometer based on the Fabry-Perot interferometer and harmonic Vernier effect, Optics Express 2024, 32(27): 48875-48894.

論文鏈接：https://doi.org/10.1364/OE.544127.

成果三：優(yōu)雅的雙氣泡級(jí)聯(lián)錐形結(jié)構(gòu)是一種高靈敏度的光纖應(yīng)變和矢量磁場(chǎng)傳感器。其應(yīng)變靈敏度為 -44.5 pm/με,，錐形光纖直徑為31μm,。當(dāng)粘合到磁致伸縮材料上時(shí)，傳感器的最大磁場(chǎng)靈敏度為 -0.7838 nm/mT,，在8 mT 至 28 mT范圍內(nèi)的線性擬合度為 0.9931,。在 16 mT 和 24 mT 時(shí)，方向靈敏度分別達(dá)到 102.15 pm/°和 230.85 pm/°,。此外,，該傳感器的交叉敏感很低，應(yīng)變與溫度的交叉敏感為 0.89 με/°C,，磁場(chǎng)與溫度的交叉敏感度為 0.15 mT/°C,。這種傳感器具有制造簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn),，是土木工程,、導(dǎo)航、地球物理和其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的理想選擇,。該研究成果2024年8月發(fā)表在Optics Express上,，我校2023級(jí)研究生董長麗為論文第一作者，團(tuán)隊(duì)骨干成員劉昌寧副教授為通訊作者,，湖北師范大學(xué)為唯一通訊作者單位,。

論文信息：董長麗，劉昌寧*，莫惠淋,，蘇想,，陳奕霖，曹健恒,，李凡,，孫四梅，江超,，Enhanced axial strain and vector magnetic field sensitivity in MZI utilizing dual cascaded air bubbles with tapered fiber, Optics Express 2024, 32(18): 31581-31596.

論文鏈接：https://doi.org/10.1364/OE.532131.

成果四：提出了一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高靈敏度的新型溫濕度傳感器,。該傳感器采用馬赫-曾德爾干涉儀（MZI）來制備。我們首先在NCF上鍍一層銀膜,，然后通過水浴法在錐形無芯光纖（NCF）表面涂覆一層Fe2O3納米棒形成一種對(duì)溫濕度敏感的傳感器結(jié)構(gòu),，該結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性和高強(qiáng)度。當(dāng)外部溫度和濕度的變化會(huì)改變Fe2O3納米棒的滲透性,，導(dǎo)致其折射率（RI）變化和MZI共振波長的線性偏移,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在25℃-60℃范圍傳感器的溫度靈敏度達(dá)到0.454 nm/℃；在40%RH-70%RH濕度范圍傳感器的濕度靈敏度為0.3332 nm/%RH,。為了提高測(cè)量精度,，將MZI與光纖布拉格光柵（FBG）級(jí)聯(lián)，以減輕溫度和濕度之間的交叉靈敏度,。該研究成果2024年11月發(fā)表在IEEE Sensors Journal上,，我校2023級(jí)碩士研究生姜奇昌為論文第一作者，團(tuán)隊(duì)骨干成員盛蘇教授為通訊作者,，湖北師范大學(xué)為唯一通訊作者單位,。

論文信息：姜奇昌, 盛蘇*, 陳福林, 涂梓楠, 溫建, 江超, Enhancing the Sensitivity of a Temperature and Relative Humidity Sensor Utilizing Fe2O3-Coated Tapered Optical Fiber, IEEE Sensors Journal, vol. 24, no. 22, 15 November 2024, 36916-36922.

論文鏈接：https://doi.org/10.1109/JSEN.2024.3472070.