1、一、文獻閱讀Chitosan/PAA based fiber-opticerferometric sensor for heavy metal ions detectionR.RagandhanSAB233(2016)31-38主要內容：這篇文章介紹的是一種基于殼聚糖/聚丙烯酸復合電解質材料的重金屬離子濃度檢測光纖傳感器，利用的基本原理是金屬陽離子和陰離子之間的螯合作用，文中檢測的 Ni2+為金屬陽離子，會與殼聚糖中的氨團以及聚丙烯酸中的羧團發生螯合作用，形成分子間或分子內部的新鍵，隨著 Ni2+濃度的增加，形成的新鍵數量增大，從而影響 CS/PAA 內部的空間交叉結構，最終影響復合電解質的折

2、射率，達到傳感的目的。下圖為作者采用的光纖傳感結構，將空芯光纖接入單模光纖中，當光從單模光纖傳入空芯光纖時，基模會激發出高階模繼續傳輸，在另一端單模光纖處高階模又會重新耦合進入單模光纖中，在耦合處，基模和高階模形成，得到如下有圖所示的譜。由于重金屬離子濃度的傳感最終歸結到折射率變化的傳感，作者先檢測了一下該結構對于折射率的傳感特性，可以看出，隨著折射率的增大，其波長折射率區間，其靈敏度也是不同的。波長方向飄移，對于不同下圖是通過靜電作用在光纖表面涂覆的CS/PAA 聚合電解層原理圖，NCF 的長度為 20mm，先在表面涂覆殼聚糖，然后通過靜電作用涂覆 PAA，Ni2+原子會通過螯合作用吸附在聚

3、合電解質層表面，下左圖是涂覆前后方向漂移。譜的變化，可以看出，涂覆之后峰值波長下圖為控制不同濃度的 NiCl2 溶液得到的波長漂移圖，可以看出，隨著濃度的增大，波長是朝長波長方向漂移的，下左圖為對其 0-500UM 范圍的敏感曲線，可以看出，靈敏度達到了 0.05537nm/um，具有較高的靈敏度。下圖所示為其對不同濃度Ni2+的響應時間，將響應時間定為開始到最大變化量的 95%，可以看出，500um 的響應時間為 23s，200um 的響應時間為 32s，說明隨著濃度的增大，其響應時間是增大的，下左圖為其溫度交叉影響，交叉影響靈敏度達到了-38.97pm/度，主要是由于溫度改變聚合電解層的折

4、射率導致的。實驗亮點：這篇文章采用的 CS/PAA 傳感溶液重金屬離子濃度的變化，可以嘗試一下將二維材料應用于重金屬離子濃度的傳感中。Silver iodide phosphate glass microsphere resonatoregrated on an optical fiber trKarolina這篇文章啟發是，其nkoOLVol.41,No.10 May 15 2016的是基于碘化銀-磷酸鹽玻璃與錐形光纖結合的微球諧振器，給方法簡單，可以考慮將其應用纖傳感方面，改變微球的材料以期達到對不同環境條件進行傳感的目的。下圖為作者該結構的流程，先將 FIC 玻璃融化之后，通過單模光纖轉

5、移到錐形光纖的束腰位置處，然后加熱處理后可以得到較為規則的微球附著在束腰位置。采用碘化銀-磷酸鹽玻璃是由于其玻璃化轉變溫度為 141 度，并且其具有一些優良的光學性質。將FIC 玻璃融化之后形成小球附著在束腰位置，由線在小球內時由于表面的全反足一定的條件，在腔中形成穩定模式，回音壁模式微腔，這種結構具有較大的品質因數和較小的模體積，有著重要的應用價值。下右圖為其獲得的 SEM 結構圖，可以看出，形成的微球尺寸大概為 190um，值得一提的，作者腰處絕對處于微球的中部。微球并沒有使光纖束下圖為該回音壁微腔結構的透射譜，（a）圖為室溫下的透射譜，的透射峰對應從錐形光纖耦合進入微球時的諧振波長，但是

6、其 FSR 并不是特別明顯，（b）圖為在 125度退火 3.5h 后的透射譜，可以看出退火過程通過壓縮高階模使透射譜更為規整，FSR 約為 2.5nm，表現出這種現象的原因是通過退火將 FIC 玻璃中的殘余應力消除了，使得微球能更緊密的吸附在光纖表面。同時，觀察到，在透射譜中存在峰的現象，這主要是由于由于 FIC 玻璃中存在碘化銀單質組成的微群，成為光的散射點，從而產生模式分裂，此外，模式也可能是與束腰位置不在微球中心導致的。下圖為退火過程中其模式譜線的變化，可以看出，溫度從 19 度到 100 度，波長波長方向漂移了 0.77nm，這主要是與磷酸鹽玻璃球的熱膨脹以及折射率改變有關，溫度靈敏度達到了 9.2pm/度。實驗亮