基于光子晶体荧光增强效应的光纤功能修饰及气体传感特性研究

基本信息
批准号:51602296
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:吴之清
学科分类:
依托单位:中国工程物理研究院激光聚变研究中心
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:邓青华,李青芝,安辛友,伍景军
关键词:
光纤传感光子晶体气敏特性量子点荧光增强
结项摘要

Inverse opal photonic crystal is one of the most important candidate materials for gas sensing due to its unique ordered porous structure and adjustable photonic band gap. However, the related research in this field is in its infancy and the involved gas detection range is very limited. The shift of the photonic bandgap is unapparent in the presence of small gas molecules in low concentration, which is unfavorable for the high sensitive gas detection. In this research proposal, we plan to improve the conventional optical fiber sensing technology by inducing the novel photonic crystal composite into the fiber end, and achieve high sensitive on-line gas detection by the fluorescence enhancement effect of quantum dots. The interaction of gas molecules with functional quantum dots as well as its impact on the photonic bandgap will be investigated. The mechanism of the fluorescence enhancement effect of the quantum dots based on inverse opal photonic crystals will be studied in detail, which is significant to develop the novel high sensitive optical fiber sensing technology. Overall, this project has both scientific meanings and application prospects.

反蛋白石光子晶体拥有独特的有序多孔结构和可调的光子带隙,是最理想的气体传感材料之一,但目前相关研究正处于起步阶段,气体检测范围还极为有限,具有较大的发展空间。针对目前光子晶体在低浓度小分子气体中,光子禁带变化不明显,难以实现高灵敏气体检测的难题。本课题以光纤传感技术与功能性新材料的有机结合为切入点,通过光纤端面的功能性光子晶体修饰,设计制备一类基于光子晶体的量子点荧光增强效应的气体传感复合材料,实现低浓度气体的高灵敏在线检测。系统研究气体分子与量子点的相互作用机制及其对光子带隙的影响,阐明基于反蛋白石光子晶体的量子点荧光增强效应的本质规律,为发展高灵敏的光纤气体传感方法提供科学依据。本课题的实施具有重要的基础研究价值和实际应用潜力。

项目摘要

反蛋白石光子晶体拥有独特的有序多孔结构和可调的光子带隙,是最理想的气体传感材料之一,本课题以光纤传感技术与功能新材料的有机结合为切入点,在石英光纤端面直接进行反蛋白石光子晶体修饰。首先研究优化了光纤端面基底的表面处理方法,对光纤端面小面积反蛋白光子晶体制备方法进行了优化,制备了一类基于光子晶体荧光增强效应的光纤传感探头,探索其气体传感特性。此外,设计了一类结构新颖的寡孔光子晶体光纤结构,数值模拟获得了光纤的材料损耗、限制损耗、弯曲损耗、色散、单模截止波长等参数,为发展以太赫兹波为光源的新型光纤传感器奠定了基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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