Fiber-optic multimode interference sensing: comprehensive characterization and its potential for strain-insensitive temperature sensing
通过对多模光纤特性的研究，提出了一种基于多模光纤干涉的应变不敏感温度传感器。实验研究了单模-多模-单模（SMS）光纤结构中温度和应变与芯径、数值孔径（NA）和模场区长度的关系。结果表明：磁动势芯径越大，温度灵敏度越高，但应变灵敏度（绝对值）越低;数值孔径越大，温度灵敏度不受影响，但应变灵敏度绝对值越高;磁动势截面越长，温度灵敏度越低，但应变灵敏度不受影响。这些发现也有助于SMS光纤传感器的长度依赖性的理论分析。此外，表征结果表明，该传感器的应变灵敏度较低，为研制应变不敏感温度传感器提供了可能。所提出的传感器用于温度感测，而应变恒定地施加在0至1100 $με$之间，步长为100 $με$。实测结果与综合研究结果一致。该温度传感器的平均温度灵敏度为6.14 pm/ $^{\circ}$ C，标准偏差为0.39 pm/ $^{\circ}$ C，表明该温度传感器具有良好的稳定性和应变不敏感性。我们期望这些结果将为基于多模干涉的光纤传感器提供深刻的指导。
2022-04-23 physics.app-ph physics.optics
Hybrid plasmonic terahertz fibers for sensing applications
研究了一种新型的等离子体太赫兹光纤，其特征在于多孔介质包层中的两个金属丝用于谐振传感应用。在我们的设计中，引入甚至无损的分析物到光纤芯导致模式损耗的显着变化，这是作为一种转导机制。
2013-05-25 physics.optics
Label-Free Spontaneous Raman Sensing in Photonic Crystal Fibers with Nanomolar Sensitivity
首次报道了一种通过热泳和蒸发在空芯光子晶体光纤端面形成薄膜来显著提高自发拉曼灵敏度的方法。有机和无机纳米粒子的检测灵敏度增加了6个数量级以上，便于在溶液中寻找痕量分析物。两个纳米粒子，氧化铝和聚苯乙烯，检测证明了下降到392纳米，而不使用表面增强拉曼光谱或其他化学为基础的程序。这种新的薄膜沉积方法简化了对小痕量化合物的同时检测和分析，这是使用传统自发拉曼的一项艰巨任务。
2021-12-28 physics.app-ph physics.optics
Power-over-fiber and distributed acoustic sensing hybridization in single fiber channel
本文提出在单根标准单模光纤中融合光纤供能与分布式声学传感，通过40 THz波长间隔抑制串扰，在11.8 km链路上实现6.67%光功率效率，并验证高功率下DAS仍可准确定位振动源。
2025-02-06 physics.optics
Superlens-Assisted Laser Nanostructuring of Long Period Optical Fiber Gratings (LPGs) for Enhanced Refractive Index Sensing
提出微球辅助超透镜激光纳米结构化方法，在LPGs表面生成纳米孔以增强折射率传感，灵敏度提升16.08%-19.57%，且结构耐久，优于传统涂层方案。
2023-11-10 physics.app-ph physics.optics
A Test Resonator for Kagome Hollow-Core Photonic Crystal Fibers for Resonant Rotation Sensing
我们建立环形谐振器，以评估可果美空芯光子晶体光纤在未来应用于谐振旋转传感的潜力。可果美光纤的大模直径允许减小自由空间光纤到光纤的耦合损耗，导致对于等于15 cm的直径具有约30的精细度的腔。谐振线宽为3.2~MHz，对比度高达89%.与7-cell光子带隙（PBG）光纤的比较导致更好的精细度和对比度与Kagome光纤。基于这种光纤的谐振器与中到高性能旋转感测所需的角度随机游走兼容。与7-cell PBG光纤相比，在二氧化硅中传播的少量光还应允许在7-cell Kagome光纤中将克尔诱导的非互易性进一步降低至少三个数量级。
2016-09-28 physics.optics
Preselection-Free Fiber-Optic Weak Measurement Sensing Framework with High-sensitivity
针对光纤弱测量依赖特定预选的问题，提出一种通过优化后选、利用单模光纤随机偏振态实现高灵敏度传感的无预选框架，实验显示性能较传统技术提升2至3个数量级。
2025-07-24 physics.optics quant-ph
Sensitivity of photonic crystal fiber grating sensors: biosensing, refractive index, strain, and temperature sensing
我们研究了光纤光栅传感器在应变、温度、内部无标记生物传感和内部折射率传感等应用中的灵敏度。结果表明，色散在决定灵敏度中起着核心作用，色散可以增强或抑制灵敏度以及改变谐振波长偏移的符号。我们提出了一个品质因数，$Q$，用于表征LPG。
2007-08-31 physics.optics
Multimodal Speckle-polarization Fiber-optic Sensing for Localized and High-bandwidth Vibration Monitoring
本文提出一种结合散斑与偏振的多模光纤振动传感架构，实现厘米级定位与100 Hz-40 kHz高保真波形重建，为低成本高带宽分布式传感提供新方案。
2025-09-26 physics.optics
Hybrid-Integrated Dual-Wavelength Laser Frequency Locked to an Integrated Coil-Resonator for Optical Fiber Sensing
本文展示了一种混合集成多通道激光器双频锁定至高Q因子SiN线圈谐振器的方法，实现超40 dB频率噪声抑制，并成功用于光纤传感概念验证实验。
2024-10-10 physics.optics
Phase shift-cavity ring down spectroscopy in linear and active fiber cavities for sensing applications at 1550 nm
由于广泛可用的现成组件，在1550 nm处的液相传感应用是非常期望的。通常，1550 nm处的液体会引起高吸收损失，这限制了整个传感器的灵敏度和检测限。一种解决方案是结合腔衰荡光谱使用有源光纤环来克服这些吸收损耗。然而，光纤环路内的放大器受到固有增益波动的影响，这限制了传感系统的整体性能。在这里，我们提供了一种新的传感器，使用波长扫描相移腔衰荡光谱（PS-CRDS）结合线性有源光纤腔，可能提供比传统的光纤环传感器更灵敏的解决方案。我们使用一个锥形光纤作为传感头内的主动腔由光纤布拉格光栅。我们推导出我们的系统的理论相移表达式，并使用有限元方法进行模拟，以确定最佳锥形光纤直径的葡萄糖传感在去离子水中。与未放大的系统相比，我们发现我们的放大系统可以通过放大器增益调谐将灵敏度提高14倍。我们还使用0-15.5~mM葡萄糖溶液进行实验测量，发现它们与我们的理论预测非常吻合。实验表明，该传感器的灵敏度为0.768~ $^o$ /mM（1164~ $^o$ /RIU），检测限为0.75~mM（4.5~ $\times$ ~10 $^{-4}$ ~RIU），无需任何温度稳定。我们预计，目前的工作将发现广泛的传感应用在光纤腔，环形谐振器，和其他微腔结构。
2021-02-09 physics.optics
Mid-infrared surface plasmon polariton chemical sensing on fiber-coupled ITO coated glass
报道了一种新型的光纤耦合ITO涂层载玻片传感器，用于在3.5 μ m中红外范围内进行表面等离子体激元化学监测。高效的中红外光纤耦合与3D激光写入波导实现，玻璃波导模式到ITO SPP的耦合是由不同的水性分析物在由其分子指纹确定的异常色散范围内的不同相位匹配条件驱动的。通过使用中红外光纤超连续光源和半导体激光器，演示了SPP的激发。智能玻璃中的中红外SPP的有效光学监测可以在生物和化学传感中具有广泛的应用。
2016-04-19 physics.optics
Nanosecond-latency all-optical fiber sensing with in-sensor computing
State Key Laboratory of Photonics and Communications, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学光子学与通信国家重点实验室）
本文提出全光纤维传感与传感器内计算架构，实现光域内信号解调，突破电子信号处理的延迟和功耗限制，实现亚纳应变分辨率和100%扭转角分类准确率。
2025-07-21 physics.optics
Fully Distributed Fiber-Optic Sensing Enabled by Kalman Filtering
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Adtran Networks SE（阿德兰网络有限公司）
针对光纤传感中信号衰落导致相位无法提取的问题，提出基于卡尔曼滤波的φ-OTDR全光纤监测方案，使相位与温度估计的空间密度提升约15倍。
2026-08-26 physics.optics
Laser-Stabilized Fiber Sensing on Terrestrial Field-Deployed Cable for Enhanced Sensitivity
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）；Silentsys
利用激光频率稳定和探测码优化，在部署的埋地电缆上实现分布式声学传感，80公里范围内高分辨率、高灵敏度定位弱事件。
2026-06-05 physics.optics
Long-distance high-precision and high-sensitivity time delay sensing based on fiber optic weak measurements
针对偏振模色散时延损害长距离高精度光纤传感的问题，提出基于强度对比度的弱测量方案，实现阿秒级时延检测并增强有效距离与对准鲁棒性。
2025-01-07 physics.optics
Characterization of Autofluorescence in Optical Fibers for NV-based Sensing Applications
RPTU University Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道莱布尼茨技术大学）
本文研究了光纤中自荧光特性，旨在优化NV基量子传感中的光纤选择以提高灵敏度。
2026-02-07 physics.optics quant-ph
A Nearable Soft Mat Based on Distributed Optical Fiber Sensing for Physiological Monitoring
研究基于分布式光纤传感提出用于生理监测的软垫，将单模光纤嵌入柔性硅树脂基质呈蛇形布局，经实验在标准办公椅靠背上对志愿者测试，实现大面积分布式传感、空间映射及定量心肺监测，验证了该方法的可行性。
2026-07-14 cs.CV physics.app-ph physics.optics
Optical fiber for remote sensing with high spatial resolution
讨论了光纤作为传感器以及用于感测数据的传输介质的使用，使得能够在数十公里的距离处使用没有电源的光学有源传感器。取决于询问系统，可以实现小于一毫米的空间分辨率。基本的传感原理是光时域反射计（OTDR），其具有瑞利反向散射或菲涅耳反射信号的直接检测或相干检测。通过发射序列和接收信号之间的互相关来提高空间分辨率。
2022-07-06 eess.SP physics.optics
Simultaneous optical power delivery and distributed sensing through cross-band wavelength multiplexing over fiber link
提出并实验验证首个PoF-DOFS混合系统，利用大波长间隔跨波段复用功率与传感信道，在1.3 km链路上实现约66%供电效率且不影响布里渊温度传感。
2025-02-16 physics.optics
Computational Compressed Sensing of Fiber Bragg Gratings
最先进的光纤布拉格光栅解调器利用成熟的概念和技术，如可调谐激光器、光谱分析仪以及时分、波分或空分解复用方法的组合。在这里，我们提出了使用计算压缩传感（CS）技术的光纤布拉格光栅的询问，降低了复杂性，通过使用宽带ASE光源和单像素检测。我们演示了温度传感使用预校准方法，以实现重建精度可比未压缩的测量。我们将这些原则扩展到传感器网络的询问，提出了解决稀疏性问题的策略。我们的原理证明演示展示了所提出的计算压缩感知技术如何为实现低复杂度，小占地面积的MEMS配置提供替代方案。
2021-06-16 physics.ins-det physics.optics
Quantitative broadband chemical sensing in air-suspended solid-core fibers
我们展示了一个定量的宽带光纤传感器，在空气悬浮的实芯光子晶体光纤的包层孔的倏逝场传感的基础上。我们讨论的制造过程中，连同一系列不同的光纤的结构和光学特性。测量的模式配置文件是在没有自由参数的有限元法计算的良好协议。中空包层中的光的分数可以通过光纤的芯直径来调谐。色散测量与理论非常一致，并证明了通过纤芯直径调谐零色散波长。利用一般参数图讨论了吸收式传感器的最佳设计参数。根据我们的分析，我们估计，与标准比色皿测量相比，灵敏度增加三个数量级是可行的。我们的研究适用于液体和气体光纤传感器。通过测量氯化镍水溶液的宽吸收峰，我们证明了我们的结果对液体化学传感的适用性。我们发现惊人的协议与标准比色皿中测量的参考光谱，即使样品体积已减少了三个数量级。我们的研究结果表明，空气悬浮固体芯光子晶体光纤可以用于定量宽带化学传感测量。
2007-12-16 physics.optics
Experimental demonstration of fiber-accessible metal nanoparticle plasmon waveguides for planar energy guiding and sensing
实验证据的模式选择倏逝波功率耦合在电信频率与效率高达75%，从锥形光纤精心设计的金属纳米粒子等离子体波导。波导由一个二维的正方形晶格光刻定义的金纳米粒子的光学薄硅膜。利用光纤拉锥分析了波导的色散和衰减特性。功率传输到这些波导中的高效率解决了传统光学器件和等离子体激元器件之间的耦合问题，并且可以导致高效等离子体激元传感器和光学开关的发展。
2004-05-20 physics.optics
Buried Fiber-Optic Geolocalization with Distributed Acoustic Sensing
Tel-Aviv University（特拉维夫大学）
本文提出一种利用分布式声学传感和交通诱导准静态地震信号对埋藏光纤进行地理定位的可扩展方法，通过融合车辆轨迹数据实现亚米级精度的定位。
2026-10-06 eess.IV eess.SP physics.app-ph
Hyperspectral wavefront sensing with a multicore fiber
本文提出以多芯光纤作为改进Hartmann掩模的单次高光谱波前传感方法，实现空间与光谱分辨率可调权衡，并在多PW激光和色散相位显微成像中验证。
2024-10-24 physics.optics
Modulated Pulses Based High Spatial Resolution Distributed Fiber System for Multi-Parameter Sensing
我们展示了一个混合分布式光纤传感系统的多参数检测。相敏光时域反射计（Φ-OTDR）和布里渊光时域反射计（B-OTDR）的集成实现了振动、温度和应变的测量。利用振动的快变特性和温度、应变的静态特性，对激光脉冲的脉宽和强度进行调制后按比例注入单模传感光纤，从而实现了一个光探测器和一个数据采集通道同时提取三个相关参数。与先进的数据处理方法相结合，激光脉冲调制技术在后向散射光功率和非线性效应噪声之间进行权衡，提高了系统的信噪比，使系统的空间分辨率达到亚米级，同时传感距离远。所提出的方法实现了高达4.8 kHz的振动传感与3米的空间分辨率在10公里的标准单模光纤。同时实现了80 cm空间分辨率的温度和应力分布测量。
2016-09-01 physics.ins-det physics.optics
Fiber-Optic Communication and Torsion Sensing via a BB84-Inspired Polarization Scheme
INESC TEC - Institute for Systems and Computer Engineering, Technology and Science（系统与计算机工程、技术与科学研究所）；FCUP - Faculty of Science of University of Porto（波尔图大学理学院）
研究通过类似BB84极化编码方案，在弯曲不敏感光纤链路上评估温度、轴向应变和扭转对偏振传输及密钥恢复的影响，确定扭转是主要损伤，证明其可作为集成通信与传感架构中的传感机制。
2026-07-21 physics.optics
A low-loss fiber accessible plasmon photonic crystal waveguide for planar energy guiding and sensing
描述了一种用于电磁能量传输的金属纳米颗粒等离子体激元波导，其利用色散工程来经由光学薄Si膜上的Au点的二维图案显著增加横向能量约束。使用有限差分时域模拟和耦合模理论，我们表明，从传统的光纤锥相位匹配的倏逝波激发是可能的，效率> 90%的现实几何形状。该波导中的能量损失主要是由于材料吸收，允许在电信频率下激发的1/e能量衰减距离约为2 mm。这个概念可以扩展到可见光区，并有望在光能引导，光学传感和开关中应用。
2003-12-09 physics.optics
Multi-core fiber enabled fading noise suppression in ϕ-OFDR based quantitative distributed vibration sensing
相干衰落一直被认为是基于相敏光频域反射计（OFDR）的分布式光纤传感中的关键问题。在这里，我们报告了一种方法，用于衰落噪声抑制的多芯光纤OFDR。通过利用每个芯中反射率分布的随机性的独立性质，通过对来自具有不同衰落分布的每个芯的瑞利后向散射迹线应用加权矢量平均，可以有效地减轻由于衰落现象引起的剧烈相位波动。对于每个纤芯，相对于感兴趣的外部激励具有一致的线性响应，对具有商用七芯光纤的所提出的OFDR的演示已经实现了高度灵敏的定量分布式振动感测，其具有沿着500 m光纤的约2.2 nm的长度精度和2 cm的感测分辨率，对应于高达约4 E-5的范围分辨率因子。该方法具有远距离、高灵敏度、高分辨率和抗衰落等特点，在各种传感技术中具有广阔的应用前景。
2022-05-03 eess.SP physics.optics
Intelligent Distributed Optical Fiber Sensing in Transportation Infrastructures: Research Progress, Applications, and Challenges
Hubei Longzhong Laboratory（湖北隆中实验室）；Wuhan University of Technology（武汉理工大学）；National Engineering Research Center of Fiber Optic Sensing Technology and Networks（光纤传感技术网络国家工程研究中心）；School of Information Engineering（信息工程学院）；Hubei Key Laboratory of Broadband Wireless Communication and Sensor Networks（湖北省宽带无线通信与传感器网络重点实验室）
本文综述了分布式光纤传感在交通运输基础设施中的应用，涵盖技术原理、多参数监测、系统设计及未来研究方向。
2026-01-20 physics.optics
Quantum Information-Theoretic Analysis of Optical Fiber Sensing via Stimulated Brillouin Scattering
Emmy-Noether Group Theoretical Quantum Systems Design（艾米·诺特理论量子系统设计组）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
该研究开发基于受激布里渊散射的光纤传感与入侵检测的量子信息理论框架，推导相关输入输出关系，确定最优测量设置，提出自适应方法并将其应用于光纤窃听检测。
2026-10-12 physics.optics quant-ph
Optical fiber Sagnac interferometer for sensing scalar directional refraction: application to magnetochiral birefringence
我们提出了一个装置，专门用于测量与磁手征相互作用相关的小标量方向各向异性。该装置，基于偏振无关的光纤Sagnac干涉仪，被优化为对圆各向异性和残余吸收不敏感。因此，它可以表征生物学感兴趣的样品，其中两种对映异构体不可用和/或呈现差的传输。示出的信噪比仅受源强度噪声的限制，导致检测限Df = 500 nrad.Hz-1/2。对于所测试的有机分子，其在1550 nm处的磁手性指数nMC < 4 × 10-13 T-1的极限。
2014-01-30 physics.optics
Remote optical sensing on the nanometer scale with a bowtie aperture nano-antenna on a SNOM fiber tip
等离子体纳米天线已经证明了在纳米尺度下传感化学和物理过程的杰出能力。感测通常在由纳米天线共振产生的高度受限的光场内实现，即与纳米结构接触。在这些论文中，我们展示了纳米天线对更大尺度环境的传感能力，远远超出了它们的等离子体限制体积，从而产生了纳米尺度上的“远程”（非接触）传感的概念。基于集成在SNOM光纤尖端顶端的蝴蝶结孔径纳米天线（BNA），我们设计了一种超紧凑、可移动、无背景的光学纳米传感器，用于硅表面的遥感（最远可达300 nm）。BNA对其大规模环境的灵敏度足够高，以期望以亚纳米精度监测和控制纳米天线与硅表面之间的间距。这项工作为基于纳米天线共振监测的新型纳米定位技术铺平了道路，该技术可替代基于纳米机械和光学干涉的设备。
2015-01-08 physics.optics
Comparison of round- and square-core fibers for sensing, imaging and spectroscopy
多模光纤作为传感、成像和光谱应用的微型探头显示出巨大的前景。不同的光纤参数，如数值孔径，折射率分布和长度，已经被优化，以获得更好的性能。在这里，我们调查的核心形状的作用，特别是波前整形的应用程序，其中的焦点是在输出的MMF形成。我们证明，在对比传统的圆芯磁动势，一个方形的核心设计不受焦点像差。此外，我们发现，方芯光纤后面的干涉图样如何与输入频率去相关在很大程度上与输入光耦合无关。最后，我们证明了一个正方形的核心形状提供了一个平均均匀分布的输出强度，从圆形光纤中看到的输入-输出相关性，显示出很大的希望成像和光谱应用。
2021-01-18 eess.IV physics.optics
Fundamentals of Optical Fiber Sensing Schemes Based on Coherent Optical Time Domain Reflectometry: Signal Under Dynamic Temperature Conditions
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；DTU Electro, Technical University of Denmark（丹麦技术大学电气工程系）；Adtran Networks SE（阿德兰网络有限公司）
本文通过理论、算法和实验研究，基于相干检测的φ-OTDR实现温度传感，提出物理模型揭示相位编码累积温度变化而幅度仅局部敏感，并开发了温度事件检测与剖面重建的鲁棒算法。
2026-07-01 eess.SP physics.optics
Nanoplasmonic Optical Fiber Sensing of SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein Using an Aptamer-DNA Tetrahedron Interface
本研究开发了一种基于等离子体金涂层TFBG的光纤生物传感平台，通过功能化适配体并集成DNA四面体纳米结构，实现了对SARS-CoV-2 N蛋白的实时无标记超灵敏检测，信号强度提升约2.5倍。
2025-06-30 physics.optics q-bio.QM
Highly Sensitive Dual-Core Photonic Metal Fiber
本研究提出一种填充甲苯和乙醇的全固态包层双芯金属光纤（DC-MF）用于温度传感，数值仿真表明其在0至70 C和-80至0 C范围内平均灵敏度分别达-11.64和-7.41 nm/C，且对静水压力不敏感。
2023-08-02 physics.app-ph physics.optics
Computational distributed fiber-optic sensing
重影成像允许通过在没有空间分辨率的情况下与对象相互作用的光束和从不与对象相互作用的空间分辨光束之间的相关测量来进行图像重建。这两个光束是彼此的复制品。它的计算版本消除了空间分辨检测器的要求时，光强度模式是预先知道的。在这里，我们利用时间模拟的计算鬼成像，并展示了计算分布式光纤传感技术。包含用于感测目的的空间分布的散射信息的时间图像是通过将“集成”后向散射光与预先已知的二进制图案相关联来检索的。我们的技术所需的采样率是成反比的二进制序列的总持续时间，使它可以显着减少相比，传统的方法。我们的实验表明，3个数量级的采样率降低，提供了极大的简化和成本降低分布式光纤传感器。
2019-04-14 eess.SP physics.optics
Sub-cm Resolution Distributed Fiber Optic Hydrogen Sensing with Nano-Engineered TiO2
<10 nm尺度的3D纳米结构允许功能传感材料（n>2）的折射率降低，并与光纤（n~1.46）的包层相匹配，以实现低损耗集成。研制了一种由D型光纤和掺钯纳米多孔（~ 5 nm）TiO 2薄膜组成的高温氢气传感器。所开发的传感器的行为通过检查并入的光纤布拉格光栅的波长和通过观察在高达700 ℃的温度下的传输损耗来表征。此外，与频域反射法的分布式传感电位的氢浓度高达10%的开发的传感器进行检查。结果表明，在很高的温度（> 500 ℃）下，探测化学梯度的可能性与亚厘米分辨率。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Event-based Speckle Interrogation for High-Bandwidth Multi-point Optical Fiber Sensing
本文提出基于事件的散斑解调框架，利用事件相机和张量分解实现高带宽多点光纤传感，实验验证了四路压电信号分离及声学传感应用。
2025-09-26 physics.optics
Distributed fiber sparse-wideband vibration sensing by sub-Nyquist additive random sampling
光脉冲的往返时间限制了相敏光时域反射计（OTDR）的最大可检测振动频率响应范围。与传统的光时域反射仪中均匀的激光脉冲间隔不同，我们对脉冲间隔进行随机调制，从而对长光纤的每个传感点实现了等效的亚奈奎斯特加性随机采样（sNARS）。针对10 km传感长度的光时域反射系统，通过理论分析和蒙特卡罗模拟，对sNARS方法进行了优化，实验结果验证了sNARS方法能够识别和重构宽带Spar信号。该方法可以拓宽光时域反射仪的振动频率响应范围，在轨道监测、金属缺陷检测等宽带稀疏振动信号检测中具有重要意义。
2018-03-21 physics.ins-det physics.optics
Novel multifunctional plasmonic fiber probe: Enabling plasmonic heating and SERS sensing for biomedical applications
提出一种多功能等离激元光纤探针，通过固态去润湿工艺在光纤端面集成金纳米岛，实现可见光热加热与近红外SERS传感的光谱复用，填补了光纤实验室技术的多功能操作空白。
2025-07-16 physics.med-ph physics.optics
Fully guided and phase locked Ti:PPLN waveguide squeezing for applications in quantum sensing
本文提出全导波、锁相的 Ti:PPLN 波导单模压缩产生方案，实现光纤内 -3.17(9) dB 有效压缩，并在光纤相位传感中获得 0.35 dB 信噪比量子增强。
2023-06-07 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Phase-sensitive interrogation of fiber Bragg grating resonators for sensing applications
本文讨论了一种用于无源布拉格光栅法布里-珀罗谐振腔远程解调的相敏技术。它基于Pound-Drever-Hall激光频率锁定，使用射频相位调制边带从法布里-珀罗干涉仪的谐振附近的复杂光学响应导出误差信号。我们研究如何调制频率和谐振带宽影响这个误差信号。实验结果表明，当激光器被锁定，该方法检测到的差分相移的光载波相对于其边带，由于微小的光纤光路位移。
2004-11-09 physics.ins-det physics.optics
Optical frequency generation using fiber Bragg grating filters for applications in portable quantum sensing
本文介绍了一种快速产生铷原子激光冷却和原子干涉测量所需光频的方法。它依赖于光纤布拉格光栅技术来过滤电光调制器的输出，并在一个鲁棒的、无干扰的、单种子的、倍频的电信光纤激光器系统中进行了演示。该系统能够在~40 GHz范围内实现50 ns频率切换，输出功率~ 0. 5 W，幅度调制上升/下降时间~15 ns，消光比为120 $\pm$ 2 dB。该技术是实现量子技术的高带宽，移动工业和空间应用的理想选择。
2020-11-23 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Distributed opto-mechanical analysis of liquids outside standard fibers coated with polyimide
环境介质的分析一直是光纤传感器面临的一个长期挑战。由于光被限制在标准光纤的内芯，测量是困难的。在过去的两年中，新的传感器概念已经能够分析包层边界之外的液体，光线无法到达。感测是基于光机械的、引导光与声波之间的前向受激布里渊散射相互作用。然而，在大多数以前的工作中，必须首先去除光纤的保护性聚合物涂层。在这项工作中，我们报告的光机械分析的液体外市售的，标准的单模光纤与聚酰亚胺涂层。聚酰亚胺层提供机械保护，但也可以将声波从光纤包层传输到外部介质。全面分析了浸在液体中的涂层光纤中的光-机耦合。该模型表明，前向受激布里渊散射谱在涂层光纤比裸光纤的复杂，并强烈依赖于精确的涂层直径和声学模式的选择。然而，传感外涂层光纤实验证明。超过100米光纤的综合测量清楚地区分聚酰亚胺涂层外的空气、乙醇和水。测量的光谱与分析预测在定量上非常一致。此外，分布式光机械时域反射映射的水和乙醇外涂层光纤的报告，与空间分辨率为100米。这一结果代表了向实用光机械光纤传感器迈出的一大步。
2019-04-29 physics.app-ph physics.optics
Nanodiamonds based optical-fiber quantum probe for magnetic field and biological sensing
金刚石中的氮空位中心由于其独特的电子自旋性质，已成为一种强有力的量子传感器，可用于测量各种物理参数和生物物种。在这项工作中，一个微型光纤量子探针，配置通过化学改性纳米金刚石NV中心的锥形光纤尖端的表面上，开发。基于连续波光检测磁共振方法和锁相放大技术，发现在化学修饰过程中，通过改变纳米金刚石的分散浓度和修饰时间，可以设计探针的传感性能。结合一对磁通量集中器，探针的磁场检测灵敏度显著提高到0.57 nT/Hz 1/2@1 Hz，这是基于纳米金刚石NV的光纤磁力计中的新记录。以Gd ~（3+）为例，实验验证了该探针对顺磁粒子的探测能力。我们的工作为NV中心作为量子探针的开发提供了一种新的途径，具有高集成度、微型化、多功能、高灵敏度等特点。
2022-02-25 physics.optics quant-ph
Fabry-Pérot fiber cavity refractive index sensing via linewidth tracking in the broken PT-symmetric region
奇偶时间（PT）对称光学传感器周围的特殊点工作，最近获得了很大的吸引力，提供了一个无与伦比的高灵敏度测量小扰动。在过去，大多数的PT对称传感器已经基于跟踪模式分裂，由于在PT对称系统的两个子腔之间的耦合强度的扰动引起的变化而产生。我们设计了一个线性光纤法布里-珀罗和耦合腔传感器，量身定制的工作在破PT对称区域。我们探索了一种新的传感度量，即模式的线宽变化作为一个功能的扰动引起的变化的损失内的一个子腔的PT对称系统。在我们提出的传感器中，两个子腔之间的耦合强度保持不变。在数学公式的支持下，我们发现腔谐振的半高宽（FWHM）与其中一个子腔的折射率（RI）变化呈平方根依赖关系。所提出的光纤腔折射率传感器具有$2.26\times10^7$ GHz/RIU的最大灵敏度和$10^{-9}$ RIU的最低检测限，在相同的折射率变化、增益和损耗设置下，广泛优于可比的腔传感器。
2022-08-15 physics.optics
Polarization-resolved sensing with tilted fiber Bragg gratings: theory and limits of detection
从理论上分析了倾斜光纤光栅（TFBG）偏振传感的两种方法。第一种方法是基于跟踪两个正交状态的线性偏振光的光栅透射率，所述线性偏振光是从TFBG透射光谱的测量的琼斯矩阵或斯托克斯矢量中提取的。第二种方法是基于沿系统主轴的测量和偏振相关损耗（PDL）参数，也从测量数据计算。结果表明，频繁交叉的琼斯矩阵特征值作为波长的函数导致非物理互换的计算主轴;提供了一种方法，以消除这种不必要的数学假象，并恢复系统特征值和相应的主轴的顺序。这两种方法的比较表明，PDL方法提供了一个较小的标准偏差，因此在折射传感的检测下限。此外，测量光谱的偏振分析允许识别传感器系统的主要偏振态，并因此计算任何入射偏振态的透射光谱。系统主轴的取向的稳定性也作为波长的函数进行了研究。
2015-01-26 physics.optics
Snapshot fiber spectral imaging using speckle correlations and compressive sensing
快拍光谱成像在遥感应用中正迅速引起人们的兴趣。在一个图像内获取空间和光谱数据促进了快速测量时间，并减少了对稳定扫描成像系统的需求。目前的许多快照技术依赖于光栅或棱镜来表征波长信息，难以减小便携式高光谱成像的尺寸。在这里，我们表明，多芯多模光纤可以用作一个紧凑的光谱成像仪与亚纳米分辨率，通过编码的光谱信息内的单色CMOS相机。我们表征波长相关的散斑图案高达3000光纤芯在一个广泛的波长范围。聚类算法结合l $_{1}$ -最小化来限制在采集阶段的数据收集，用于重建在波长域中稀疏的光谱图像。我们还表明，在非压缩制度，这些技术能够准确地重建宽带信息。
2018-10-24 eess.IV physics.ins-det physics.optics
Liquid-core low-refractive-index-contrast Bragg fiber sensor
我们提出并实验证明了一种用于液体分析物折射率检测的低折射率对比度空芯布拉格光纤传感器。该传感器使用谐振感测原理进行操作-当光纤芯中的液体分析物的折射率改变时，光纤导模的谐振限制也将改变，从而导致光纤传输中的光谱偏移和强度变化。作为演示，我们使用一组不同浓度的NaCl溶液表征布拉格光纤传感器。传感器的实验灵敏度为~ 1400 nm/RIU（折射率单位）。此外，使用理论模型，我们表明，低折射率对比度的布拉格光纤更适合于液体分析物传感应用比他们的高折射率对比度的同行。
2011-03-09 physics.optics
Integrated quantum communication network and vibration sensing in optical fibers
本文提出并演示了一种将下行量子接入网络与光纤振动传感集成的架构，利用单激光源边模编码八用户密钥，在80 km光纤上实现每秒1.88×10^4比特的平均密钥率，并利用现有设施实现高分辨率振动定位，为构建安全量子通信传感网络提供了低成本方案。
2024-04-02 physics.optics quant-ph
Distributed Quantum Fiber Magnetometry
氮空位（NV）量子磁力计具有出色的灵敏度和长期稳定性。然而，他们的使用到目前为止，在分布式传感应用，包括远程检测黑色金属，生物物理学和生物传感，已受到限制，由于需要结合到一个单一的系统的光学，射频和磁激励。现有的方法已经产生了本地化的设备，但没有分布式的能力。在这项研究中，我们报告了一个连续的光纤系统架构，使分布式磁传感超过扩展的长度。实现这一目标的关键是一种热拉光纤，它有数百个并联的嵌入式光电二极管和一个中空的光波导，其中包含一种含有NV钻石的流体。该光纤被放置在较大的同轴电缆中以提供所需的RF激励。我们在一条90米长的可浸入水中的电缆中实现了这种分布式量子传感器，该电缆具有102个检测点。一个灵敏度为63 nT Hz-1/2每个站点，激光散粒噪声的限制，建立沿90米的测试部分。这种光纤架构为分布式量子传感技术提供了一个强大且可扩展的平台。
2019-04-22 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Interferometric fiber-optic bending / nano-displacement sensor using plastic dual-core fiber
我们展示了一种干涉型光纤弯曲/微位移传感器的基础上，塑料双芯光纤的一端涂有银镜。两个纤芯首先被相同的激光束激发，然后每个纤芯中的光在镜面涂层的光纤端被反向反射，最后，来自两个纤芯的光在耦合端发生干涉。光纤的弯曲导致干涉条纹的偏移，可以用狭缝和单个光电探测器来询问干涉条纹。我们发现实验中，我们的弯曲传感器的分辨率为~ 3 × 10 -4 m-1的弯曲曲率的传感，以及~70 nm的光纤尖端的位移传感。我们使用两个例子来演示我们的传感器的操作。一个是称重盐的单个微晶，而另一个是监测异丙醇蒸发的动力学。
2014-03-04 physics.optics
