光纤倏逝波及其应用-PPT精选
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光纤倏逝波荧光微流控 -回复
光纤倏逝波荧光微流控-回复"光纤倏逝波荧光微流控" 技术是一种基于光纤倏逝波（evanescent wave）和荧光原理的微流控技术，它在生物医学研究和临床应用中具有广泛的应用前景。
本文将一步一步回答有关光纤倏逝波荧光微流控技术的问题，以帮助读者了解这一创新技术。
第一部分：了解光纤倏逝波和荧光原理光纤倏逝波是一种在光纤表面发生的特殊现象。
当光线从光纤内部透射到光纤表面时，一部分光线会在表面形成一个电磁场，该电磁场在垂直于表面方向上衰减，这就是光纤倏逝波。
光纤倏逝波的衰减特性使得它在与样品接触的过程中发生相互作用。
荧光是一种物质吸收光能后发生的发光现象。
通过在样品中引入荧光标记分子，可以使样品在光激发下产生荧光信号，从而实现对样品中目标物的检测与分析。
第二部分：光纤倏逝波荧光微流控技术的原理光纤倏逝波荧光微流控技术结合了光纤倏逝波和荧光原理，利用微流控芯片中的微通道和光纤倏逝波传感器来实现对样品中目标物的检测。
具体而言，该技术首先通过微流控芯片将待检测样品输送到微通道中。
然后，在光纤倏逝波传感器的作用下，样品中的目标物与光纤倏逝波相互作用。
光纤倏逝波的衰减特性导致样品中目标物的荧光被激发并释放出，在光纤倏逝波传感器上产生荧光信号。
最后，通过对荧光信号的检测和分析，可以获得样品中目标物的相关信息。
第三部分：光纤倏逝波荧光微流控技术的应用光纤倏逝波荧光微流控技术在生物医学研究和临床应用中有广泛的应用前景。
在生物医学研究方面，该技术可以用于细胞分析、蛋白质检测等研究。
通过引入不同的荧光标记分子，可以实现对细胞活性、蛋白质浓度等指标的非标记检测和高通量筛查。
在临床应用方面，光纤倏逝波荧光微流控技术可以用于临床诊断和疾病监测。
例如，通过检测血液中特定标志物的荧光信号，可以实现早期癌症诊断和血液抗凝剂药物浓度监测等。
此外，光纤倏逝波荧光微流控技术还可以应用于环境污染检测、食品安全监测等领域，实现对目标物的高灵敏度检测和快速分析。
最新光纤倏逝波及其应用
若在xoz平面内传播, 折射波的电场的复数表示:
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上式表示在发生全反射时, 折射波在沿界面的Z 方向仍具有行波的形式, 在垂直界面的x方向则按指数衰减,
倏逝波的概念
•．
光在边界上满足斯涅耳（Snell’s law）定律：
sin i n2 sin t n1
对于 i ＞ c
i r
斯涅耳定律表明， sint 1
t
是一个折射虚角。
根， 据电磁场理论中的边界条件，
电场强度 E
沿两介质分界面的切向分量必须连续，
在介质2中必然存在电磁场.
介质分界面的波矢
• 由于光纤倏逝与球形微腔、环形微腔回廊模间有很高的耦 合效率，为制作基于锥光纤光学微腔耦合的光通信用窄带 滤波器、光分插复用器、微腔激光器开辟了新的途径。在 现代高新技术领域中，光纤倏逝波的应用将有很好的前景
• 扫描光子隧道显微镜是另一类的近场光学显微镜，见图 1 - 8 ( b ）。这里采用的照明光源与上述的近场光学 显微镜不同，而是与传统显微镜所用光源相似，也用扩 展光源在远场照明，但用暗场照明方式，且传统的光学 仪器的镜头被细小的光学探针所代替，其探针尖端的孔 径远小于光的波长。将这样的探针放置在距样品表面一 个波长以内，可以探测到仅仅存在于表面的非辐射场内 的丰富的有关材料表面精细结构的信息。
光子扫描隧道显微镜（PSTM）是利 用光学隧道效应将探测到的携带物体 表面精细结构信息的非辐射场——倏 逝波，耦合到锥光纤探针的倏逝波， 进而转为沿光纤传输的传播波，经过 对传播波的处理，就可以得到物体表 面的精细结构。
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上式表示在发生全反射时, 折射波在沿界面的Z 方向仍具有行波的形式, 在垂直界面的x方向则按指数衰减,
倏逝波的概念
•．
光在边界上满足斯涅耳（Snell’s law）定律：
sin i n2 sin t n1
对于 i ＞ c
i r
斯涅耳定律表明， sint 1
t
是一个折射虚角。
根， 据电磁场理论中的边界条件，
电场强度 E
沿两介质分界面的切向分量必须连续，
在介质2中必然存在电磁场.
介质分界面的波矢
• 由于光纤倏逝与球形微腔、环形微腔回廊模间有很高的耦 合效率，为制作基于锥光纤光学微腔耦合的光通信用窄带 滤波器、光分插复用器、微腔激光器开辟了新的途径。在 现代高新技术领域中，光纤倏逝波的应用将有很好的前景
• 扫描光子隧道显微镜是另一类的近场光学显微镜，见图 1 - 8 ( b ）。这里采用的照明光源与上述的近场光学 显微镜不同，而是与传统显微镜所用光源相似，也用扩 展光源在远场照明，但用暗场照明方式，且传统的光学 仪器的镜头被细小的光学探针所代替，其探针尖端的孔 径远小于光的波长。将这样的探针放置在距样品表面一 个波长以内，可以探测到仅仅存在于表面的非辐射场内 的丰富的有关材料表面精细结构的信息。
光子扫描隧道显微镜（PSTM）是利 用光学隧道效应将探测到的携带物体 表面精细结构信息的非辐射场——倏 逝波，耦合到锥光纤探针的倏逝波， 进而转为沿光纤传输的传播波，经过 对传播波的处理，就可以得到物体表 面的精细结构。
光纤倏逝波生物传感器模板
高灵敏度
提高传感器灵敏度是永恒的追 求，未来将通过新材料、新工
艺等手段实现更高灵敏度。
当前面临挑战及解决方案探讨
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
生物兼容性挑战
光纤倏逝波生物传感器 在生物体内应用时，需 解决生物兼容性问题。 可通过表面改性、生物 分子固定化等方法提高 传感器的生物兼容性。
稳定性挑战
倏逝波生物传感器发展历程
早期研究
20世纪80年代，随着光纤通信技术的快速发展，光纤传感器开始受到广泛关注。倏逝波 生物传感器作为光纤传感器的一个重要分支，也在这个时期开始萌芽。
技术突破
90年代，随着生物技术和光学技术的不断进步，倏逝波生物传感器在灵敏度、选择性和 稳定性等方面取得了显著突破。同时，微纳加工技术的发展也为传感器的微型化和集成化 提供了可能。
传感器在长期使用过程 中，可能会受到环境、 温度等因素的影响导致 性能下降。可通过优化 传感器结构、改进封装 工艺等手段提高稳定性
。
批量化生产挑战
目前光纤倏逝波生物传 感器的生产多为实验室 手工制作，批量化生产 难度较大。可借鉴微电 子加工技术，发展自动 化生产线，实现传感器
的批量化生产。
成本挑战
光纤倏逝波生物传感器 的成本较高，限制了其 在一些领域的应用。可 通过简化传感器结构、 采用低成本材料等途径
光纤倏逝波产生与传输机制
光纤倏逝波的产生
当光在光纤中传播时，由于光的全反 射，光会在光纤芯与包层的界面处产 生倏逝波。倏逝波是一种沿界面传播 并呈指数衰减的电磁波。
光纤倏逝波的传输
倏逝波在光纤中的传输距离取决于光 波长、光纤芯径和折射率等因素。通 过合理设计光纤结构，可以实现对倏 逝波传输的有效控制。
提高传感器灵敏度是永恒的追 求，未来将通过新材料、新工
艺等手段实现更高灵敏度。
当前面临挑战及解决方案探讨
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
生物兼容性挑战
光纤倏逝波生物传感器 在生物体内应用时，需 解决生物兼容性问题。 可通过表面改性、生物 分子固定化等方法提高 传感器的生物兼容性。
稳定性挑战
倏逝波生物传感器发展历程
早期研究
20世纪80年代，随着光纤通信技术的快速发展，光纤传感器开始受到广泛关注。倏逝波 生物传感器作为光纤传感器的一个重要分支，也在这个时期开始萌芽。
技术突破
90年代，随着生物技术和光学技术的不断进步，倏逝波生物传感器在灵敏度、选择性和 稳定性等方面取得了显著突破。同时，微纳加工技术的发展也为传感器的微型化和集成化 提供了可能。
传感器在长期使用过程 中，可能会受到环境、 温度等因素的影响导致 性能下降。可通过优化 传感器结构、改进封装 工艺等手段提高稳定性
。
批量化生产挑战
目前光纤倏逝波生物传 感器的生产多为实验室 手工制作，批量化生产 难度较大。可借鉴微电 子加工技术，发展自动 化生产线，实现传感器
的批量化生产。
成本挑战
光纤倏逝波生物传感器 的成本较高，限制了其 在一些领域的应用。可 通过简化传感器结构、 采用低成本材料等途径
光纤倏逝波产生与传输机制
光纤倏逝波的产生
当光在光纤中传播时，由于光的全反 射，光会在光纤芯与包层的界面处产 生倏逝波。倏逝波是一种沿界面传播 并呈指数衰减的电磁波。
光纤倏逝波的传输
倏逝波在光纤中的传输距离取决于光 波长、光纤芯径和折射率等因素。通 过合理设计光纤结构，可以实现对倏 逝波传输的有效控制。
光纤倏逝波及其应
要点一
环境监测
通过将光纤倏逝波技术应用于遥感领域，可以实现大范围 、高分辨率的环境监测。例如，对大气污染物的实时监测 、对森林火灾的预警等。
要点二
地形测绘
利用光纤倏逝波进行干涉测量，可以实现对地形的高精度 测绘。这种技术在地形复杂、环境恶劣的地区具有显著优 势，有助于提高遥感技术的实用性和可靠性。
THANKS FOR WATCHING
水质监测
总结词
光纤倏逝波可用于实时监测水质中的 污染物，如重金属离子、有机污染物、 细菌等，为水资源的保护和治理提供 科学依据。
详细描述
通过光纤倏逝波技术，可以检测水体 中污染物的种类和浓度，从而评估水 质状况。这种技术具有抗干扰能力强、 稳定性高等优点，能够实现长期连续 的水质监测。
土壤成分分析
场安全等领域。
军事通信
保密通信
由于光纤倏逝波的传播特性，使其成为实现长距离、 高保密通信的理想选择。在军事领域，这种技术能够 确保重要信息的传输安全，防止被敌方截获。
导航和定位
利用光纤倏逝波进行光子陀螺仪的研制，可以实现高 精度、高稳定性的导航和定位系统，对于军事侦察和 作战指挥具有重要意义。
遥感技术
02 光纤倏逝波在通信领域的 应用
光纤传感
光纤倏逝波在光纤传感领域的应用主要表现在对外部物理场（如温度、压力、磁 场等）的敏感度上。由于光纤倏逝波在光纤表面传播时，会受到外界物理场的影 响，导致其传播特性发生变化，因此可以通过测量这种变化来感知外部物理场。
光纤倏逝波传感器具有灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰能力强等优点，因此 在石油、化工、电力、航空航天等领域得到了广泛应用。
光纤放大器具有带宽宽、了广泛应用。
03 光纤倏逝波在医疗领域的 应用
环境监测
通过将光纤倏逝波技术应用于遥感领域，可以实现大范围 、高分辨率的环境监测。例如，对大气污染物的实时监测 、对森林火灾的预警等。
要点二
地形测绘
利用光纤倏逝波进行干涉测量，可以实现对地形的高精度 测绘。这种技术在地形复杂、环境恶劣的地区具有显著优 势，有助于提高遥感技术的实用性和可靠性。
THANKS FOR WATCHING
水质监测
总结词
光纤倏逝波可用于实时监测水质中的 污染物，如重金属离子、有机污染物、 细菌等，为水资源的保护和治理提供 科学依据。
详细描述
通过光纤倏逝波技术，可以检测水体 中污染物的种类和浓度，从而评估水 质状况。这种技术具有抗干扰能力强、 稳定性高等优点，能够实现长期连续 的水质监测。
土壤成分分析
场安全等领域。
军事通信
保密通信
由于光纤倏逝波的传播特性，使其成为实现长距离、 高保密通信的理想选择。在军事领域，这种技术能够 确保重要信息的传输安全，防止被敌方截获。
导航和定位
利用光纤倏逝波进行光子陀螺仪的研制，可以实现高 精度、高稳定性的导航和定位系统，对于军事侦察和 作战指挥具有重要意义。
遥感技术
02 光纤倏逝波在通信领域的 应用
光纤传感
光纤倏逝波在光纤传感领域的应用主要表现在对外部物理场（如温度、压力、磁 场等）的敏感度上。由于光纤倏逝波在光纤表面传播时，会受到外界物理场的影 响，导致其传播特性发生变化，因此可以通过测量这种变化来感知外部物理场。
光纤倏逝波传感器具有灵敏度高、响应速度快、抗电磁干扰能力强等优点，因此 在石油、化工、电力、航空航天等领域得到了广泛应用。
光纤放大器具有带宽宽、了广泛应用。
03 光纤倏逝波在医疗领域的 应用
光纤的基本知识及应用PPT(最新版)
B、光纤检测：
光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障 因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多，主要 分为人工简易测量和精密仪器测量。
a.人工简易测量：
这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分 辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可 见光，从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简 便，但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。
6.光纤的应用
人类社会现在已发展到了信息社会，声音、图 象和数据等信息的交流量非常大。以前的通讯手 段已经不能满足现在的要求，而光纤通讯以其信 息容量大、保密性好、重量轻体积小、无中继段 距离长等优点得到广泛应用。其应用领域遍及通 讯、交通、工业、医疗、教育、航空航天和计算 机等行业，并正在向更广更深的层次发展。
FC
SC
SC-LC SC-SLCC LC
SC-SC
SC
SC
SC-ST
SC
ST
ST-ST
ST
ST
ST-LC
LC
ST
ST-SC
二、光缆的结构特点、种类 及型号的命名方法
一、光缆结构的特点
光缆的结构与电缆大致相同，但由于 光纤材料的性质和传光特性，所以其结构 与电缆又有不同之处。其特点如下：
膏时，防水效果较好，但连接时防水软膏 （2）它可以用一次涂覆光纤直接放置于骨架槽内，省去二次涂覆过程。
5/125μm，美国标准
的清除比较困难。采用防水带（粉）时， 31μm波长处的衰减值将增大。
活动连接是利用各种光纤连接器件（插头和插座），将站点与站点或站点与光缆连接 起来的一种方法。 因此，在不久的将来实现全球无中继的光纤通信是完全可能的。
1.光纤理论与光纤结构
光纤倏逝波及其应用
• 2、光纤倏逝波氢气传感器
原理:是基于氢气与某一种特殊物质的可逆化学反 应,如钯(Palladium) 、铂(Platinum) 和氧化锡 (Tinoxide) 等，而产生物理参数和光学特性改变 的原理。 如光纤Pd 膜氢敏传感器,就是指在锥光纤或 光纤光栅包层上溅射与氢气发生化学反应的Pd 膜, 将其置于氢气环境中,其光学特性发生变化。不同 的氢气浓度,反应后生成的PdHx 折射率也不同， 测量折射率从而得到氢气浓度值。
光纤的倏逝波
• 近年来，将光纤融熔拉制成锥光纤后，倏逝波 占导波光的比例大大增加，激发了人们对光纤 倏逝波研究的兴趣。
• 当光纤经融熔拉制成锥光纤时，锥腰很细，其 典型大小为零点几到几个微米。此时原纤芯已 不存在，其中传输的模是属于以空气为包层的 细纤的模。由于锥腰很细，已与光波长同一数 量级，倏逝波场有很大部分的能量透入到介质 2（包层）中。光纤外、内传输的能量比例达 到50~70%甚至更高，这是锥光纤倏逝波将得 以大显身手的重要原因。
结论
• 由于倏逝波的振幅以指数衰减，限制在离界面波长量级 处，这个特点促使光纤倏逝波在现代生物传感器，光纤氢 气传感器等领域大大发挥了作用。
•
随着现代电子及生物技术的迅速发展,光纤倏逝波生物 传感技术已形成一个独立的新兴高科技领域，由于它能提 供快速而有效的分析手段代替传统的实验室技术,从而给 生物医学、环境检测、食品医药工业及军事医学领域直接 带来了新的技术革命。 • 由于光纤倏逝与球形微腔、环形微腔回廊模间有很高的耦 合效率，为制作基于锥光纤光学微腔耦合的光通信用窄带 滤波器、光分插复用器、微腔激光器开辟了新的途径。在 现代高新技术领域中，光纤倏逝波的应用将有很好的前景
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【实用】光纤通信技术及应用PPT资料
复用技术 光复用技术种类很多，其中最为重要的是波分复用（WDM）技术和光时分复用（OTDM）技术。光复 用技术是当今光纤通信技术中最为活跃的一个领域，它的技术进步极大地推动光纤通信事业的发展， 给传输技术带来了革命性的变革。波分复用当前的商业水平是273个或更多的波长，研究水平是1022 个波长（能传输368亿路 ），的潜在水平为几千个波长，理论极限约为15000个波长（包括光的偏 振模色散复用，OPDM）。据1999年5月多伦多的Light Management Group Inc ofToronto演示报导， 在一根光纤中传送了65536个光波，把PC数字信号传送到200m的广告板上，并采用声光控制技术， 这说明了密集波分复用技术的潜在能力是巨大的。OTDM是指在一个光频率上，在不同的时刻传送不 同的信道信息。这种复用的传输速度已达到320Gb/s的水平。若将DWDM与OTDM相结合，则会使复 用的容量增加得更大，如虎添翼。 放大技术
3. 窄带响应可调谐集成光子探测器 由于DWDM光网络系统信道间隔越来越小，甚至到。为此，探测器的响应谱半宽也应基本上达到这个 要求。恰好窄带探测器有陡锐的响应谱特性，能够满足这一要求。集F-P腔滤波器和光吸收有源层于 一体的共振腔增强（RCE）型探测器能提供一个重要的全面解决方案。 4. 基于硅基的异质材料的多量子阱器件与集成（SiGe/Si MQW) 这方面的研究是一大热点。众所周知，硅（Si）、锗（Ge）是间接带隙材料，发光效率很低，不适合 作光电子器件，但是Si材料的半导体工艺非常成熟。于是人们设想，利用能带剪裁工程使物质改性， 以达到在硅基基础上制作光电子器件及其集成（主要是实现光电集成，即OEIC）的目的，这方面已 取得巨大成就。在理论上有众多的创新，在技术上有重大的突破，器件水平日掺有稀土离子的光纤。如掺铒（Er3+）、掺钕（Nb3+）、掺镨 （Pr3+）、掺镱（Yb3+）、掺铥（Tm3+）等，以此构成激光活性物质。这是制造光纤
光纤倏逝波生物传感器教材
实用化、商品化
多样化 材料、器件、功能
光纤倏逝波生物传感器成为研究热点： 实用方便，灵敏度高，可进行远距离实时分析 发展的趋势：小型化、规格化、商品化 研究尚处于发展阶段，新技术的开发和研制具有 重大意义
[1]黄惠杰,崔俊辉,任冰强,等.光纤倏逝波生物传感器及其应 用[J].光学学报，2003,23(4):451 [2]崔俊辉,黄惠杰,杨瑞馥,等.光纤生物传感器用于核算的特 异性检测[J].分析化学，2003,31(1):34 [3]司士辉.生物传感器[M]，北京：化学工业出版社， 2002.12 [4]邓立新.基于倏逝波的光纤生物传感器系统关键技术研 究，博士学位论文，国防科学技术大学研究生院，2006.4 [5]姜广文.光纤倏逝波生物传感器理论分析及信号处理实 验研究，硕士学位论文，国防科学技术大学研究生院， 2005.11 [6]崔俊辉，杨瑞馥.光纤生物传感器及其在微生物检测中 的应用[J],生物技术通讯，2001,12(1):67-69、80
1. 毒品和滥用药品检测 设计出用竞争抑制法分析人类尿液中可卡因及其 代谢产物（COC）的四通道光纤生物传感器 效果：一次实验仅需200s，而且一根光纤平均 可用于11次检测。对于BE检出的灵敏度达到
0.75 ng/mL
2. 临床疾病监测
研制出快速光纤生物传感器用于PC的检测
效果：
一根光纤可连续进行6次实验：用含钙离子pH为9.0的PBS 缓冲液清洗光纤，即实现光纤再生； 实现了对小分子物质的检测，如对败血症和血栓形成 的 特异性标志物二聚体的检测； 与传统的ELISA法相比，光纤生物传感器检测更快（约需 11min），对操作人员也无需特殊要求。
光纤传感原理与技术是以光纤的导波现象为基 础的。 光纤的结构图
光纤及其应用课件
03
光纤可以用于军事导航定位系统中，提供高精度、高稳定性的
导航定位信号，确保军事行动的准确性和可靠性。
感谢观看
THANKS
置和大小。
核能监控
光纤可以用于核能设施的监控系 统中，实时监测辐射剂量和温度 等参数，确保核设施的安全运行
。
光纤在航空航天领域的应用
卫星通信
光纤可以用于卫星通信中，提供高速、大容量的数据传输服务， 广泛应用于全球通信和广播领域。
飞机导航
光纤可以用于飞机导航系统中，传输高精度、高稳定性的导航信号 ，提高飞行的安全性和准确性。
空间探测
光纤可以用于空间探测器中，传输探测数据和指令，为科学研究提 供重要的信息。
光纤在军事领域的应用
激光武器
01
光纤可以用于激光武器中，传输高能激光束，对敌方目标进行
精确打击和摧毁。
通信保密
02
光纤可以用于军事通信中，提供高速、大容量、高保密性的数
据传输服务，确保军事信息的保密性和安全性。
导航定位
光纤医疗设备
如光纤呼吸机、光纤血压 计等，利用光纤技术提高 设备的准确性和可靠性， 保障患者的治疗效果。
06
光纤在其他领域的应用
光纤在能源领域的应用
太阳能光伏发电
光纤可以用于太阳能光伏发电系 统中，将太阳光传输到光电转换
器上，提高光电转换效率。
石油和天然气勘探
光纤可以用于石油和天然气勘探 中，通过测量地震波、温度和压 力等参数，帮助确定油气藏的位
光纤传感器的应用拓展
拓展光纤传感器的应用领域，满足更多行业 的测量需求。
05
光纤在医疗领域的应用
光纤在医疗诊断中的应用
光纤光谱仪
光纤倏逝波荧光微流控 -回复
光纤倏逝波荧光微流控-回复什么是光纤倏逝波荧光微流控？光纤倏逝波荧光微流控是一种利用光纤传感器技术和微流控技术相结合的新型实验方法。
它可以实时监测微流体中的某些分子浓度，并且可以通过微流控系统精确地控制微流体中的流速、混合和分离等过程。
这种方法在生物分析、环境监测、食品安全等领域具有巨大的应用潜力。
光纤倏逝波传感器是光纤传感器的一种，通过测量光的倏逝波信号来获得目标物质的浓度信息。
倏逝波是指光在光纤的表面或附近被散射，形成一个干扰光束。
随着目标物质浓度的增加，倏逝波信号的幅度也会相应增大。
通过测量倏逝波信号的变化，可以间接地获得目标物质的浓度。
微流控技术是一种能够以微米尺度控制流体的技术。
它利用微型通道和微阀等微结构，可以精确地控制流体的流速、混合、分离等过程。
微流控技术具有快速、高效、节省试剂等优点，并且可以实现复杂的生物化学反应。
因此，微流控技术已经成为现代生物分析领域的重要工具。
光纤倏逝波荧光微流控方法的原理是将荧光标记的目标物质通过微流控系统输送到光纤倏逝波传感器处，并通过荧光信号的強度来获得目标物质的浓度。
具体的实验步骤如下：步骤一：制备荧光标记的目标物质。
首先，将目标物质与荧光染料结合，并用适当的方法将其标记上。
荧光染料的选择应考虑到其与目标物质的结合力和检测灵敏度。
步骤二：构建微流控系统。
利用微加工技术，将微流控通道和微阀等微结构制作在芯片上。
微流控系统的设计应考虑到目标物质的输送速度、混合和分离等过程。
步骤三：将目标物质输入微流控系统。
将标记有荧光的目标物质溶液输入微流控通道，通过微阀控制目标物质的流速。
步骤四：倏逝波荧光检测。
将光纤倏逝波传感器置于微流控系统的出口处，并通过适当的光学装置来收集荧光信号。
荧光信号的強度与目标物质的浓度成正比。
步骤五：数据处理与分析。
将荧光信号转化为目标物质的浓度，并利用数据处理软件进行进一步的分析和计算。
光纤倏逝波荧光微流控方法具有以下优点：首先，传感器可以实时监测目标物质的浓度，无需进行繁琐的传统测量方法。
《光纤通信应用》课件
无源光网络的研究将进一步提高光纤通信系统的性能，实现更大范围的信号传输。
光纤通信的挑战和解决方案
挑战
光纤通信面临的挑战包括光纤损耗、光纤连接质量、 光纤传输容量等问题。
解决方案
解决方案包括提高光纤质量、优化连接器设计、开 发高容量传输技术等。
光纤通信的未来前景
随着科技的发展，光纤通信将持续发展并应用于更多的领域。未来，光纤通 信有望实现更高速、更稳定的数据传输，推动数字社会的发展。
大带宽
光纤通信具有高带宽特性，可以同时传输更多的数据，满足不断增长的数据需求。
低损耗
光纤通信的信号损耗较低，可以实现长距离传输而不产生明显的信号衰减。
抗干扰
光纤通信在传输过程中不受电磁干扰的影响，保证了信号的稳定和可靠。
光纤通信系统的组成
1
光纤电缆
光纤电缆是光纤通信系统的基础，它由光纤芯和光纤套构成，承担信号传输的功 能。
2
光源和接收器
光源产生光信号，接收器接收和解析光信号，完成信号的发送和接收。
3
光纤连接器
光纤连接器用于连接不同光纤之间或光纤与设备之间，实现信号的传输和连接。
光纤通信技术的发展趋势
1 高密度布线
光纤通信系统趋向于高密度布线，实现更多信号通道的同时传输，提高系统容量。
2 光电一体化
光电一体化技术的发展，将使得光纤通信系统更加紧凑、高效，降低成本和功耗。
电信网络
光纤通信作为主要的传输介质，广泛应用于电话、宽带和移动通信网络，提供高速、稳定的 数据传输。
数据中心
光纤通信用于连接数据中心内部的服务器、存储设备和网络设备，提供高容量、低延迟的数 据传输。
医疗领域
光纤通信用于医疗图像传输、远程手术和电子病历等应用，提供高清晰度、实时性的图像和 数据传输。
《光纤技术及应用》PPT课件
双光路检测的原理是光源发出的光信号被光 纤分路器分成两路，一路光信号通过强度调 制区到达探测器，称为测量光路；另一路光 信号不通过强度调制区而直接到达探测器， 称为参考光路。两路信号送入除法器进行除 法运算，由于系统中设计了参考光路，光源 强度波动、光纤损耗波动、光纤耦合波动、 模式噪声等都可以通过除法电路通过除法运 算来消除，从而大大减小测量误差，提高系 统的测量精度。
P0 r F ( )( )2 Pi r 2dT r
2dT a
1 1 1 cos (1 ) (1 ) sin[cos (1 )] r r r
F与d的关系曲线如图所示。图中采用的光纤 为芯径为200，数值孔径为0.5的阶跃光纤，光 纤间隔为100mm，从图中可以看出，线性度 好，而且A点的耦合效率随d的变化速率较大， 即灵敏度高，为了提高耦合效率，可以选择 数值孔径大、芯径大的光纤或光纤束。
6.2频率调制机理 采用频率调制技术可以对有限的几个物理量 进行测量。它主要是利用运动物体反射或散 射光的多普勒频移效应来检测其运动速度。 当然，频率调制还有一些其它方法，如某些 材料的吸收和荧光现象随外界参量也发生频 率变化，以及量子相互作用产生的布里渊和 拉曼散射也是一种频率调制现象。这里主要 讨论光纤多普勒传感器的频率调制机理。
6.1强度调制机理 强度调制光纤传感器的基本原理是待测物理 量引起光纤中的传输光光强变化，通过检测 光强的变化实现对待测量的测量，其原理如 下图所示。
一恒定光源发出的强度为Pi的光注入传感头， 在传感头内，光在被测信号的作用下其强度 发生变化，即受到了外场的调制，使得输出 光强P0的包络线与被测信号的形状一样，光 电探测器测出的输出电流I0也作同样的调制， 信号处理电路再检测出调制信号，就得到了 被测信号。强度调制的特点是简单、可靠、 经济。强度调制方式很多、大致可分为以下 几种：反射式强度调制、透射式强度调制、 光模式强度调制以及折射率和吸收系数强度 调制等等。一般透射式、反射式和折射率强 度调制称为外调制式，光模式称为内调制式。
倏逝波的原理及应用知识点
倏逝波的原理及应用知识点1. 倏逝波的定义倏逝波（Steep Waves），又称为陡波或险波，是一种在海洋或其他液体介质中出现的非线性波浪现象。
倏逝波的特点是波峰和波谷之间的陡峭度非常大，波纹急剧变化，波形呈现出险峻、曲折的特征。
倏逝波的形成是由于波浪传播过程中的非线性效应导致的，它在海洋工程、空气动力学、物理学等领域具有重要应用。
2. 倏逝波的形成原理倏逝波的形成是由于波浪非线性效应导致的。
在海洋中，当波浪向岸边传播时，波峰的速度要快于波谷的速度，这就导致了波峰的向前挤压波谷，使波形变得更加陡峭。
此外，波浪传播过程中还会受到波浪的色散效应和不规则的海底形态等因素的影响，进一步增强了倏逝波的陡峭度。
3. 倏逝波的特点•波峰和波谷之间陡峭度大：倏逝波的波纹变化非常陡峭，波峰和波谷之间的陡峭度一般超过一定的临界值，呈现出急剧变化的特征。
•波形曲折、险峻：倏逝波的波纹呈现出非常险峻、曲折的特征，波浪的振幅变化非常大。
•波速随深度变化：倏逝波在水深变化的地方，波速随着水深的增加而减小，这是由于非线性效应导致的。
4. 倏逝波的应用4.1 海洋工程倏逝波在海洋工程中起着重要作用。
海上结构物如离岸平台、桥梁等会受到倏逝波的冲击影响，因此需要对倏逝波进行深入研究。
倏逝波的特性和传播规律对于结构物的设计和安全性评估具有重要意义。
4.2 气象学在气象学中，倏逝波在研究风暴潮和海啸时起到了关键作用。
风暴潮就是在飓风或暴风雨等极端天气条件下形成的巨大倏逝波，对沿海地区的水位影响巨大。
海啸也是一个巨大的倏逝波，它在海底地震、海啸等自然灾害中引发，对沿海地区造成毁灭性影响。
4.3 物理学在物理学中，倏逝波是研究非线性波的重要对象。
非线性波是指波的振幅和波长在传播过程中发生变化的波动现象，具有丰富的动力学特性。
倏逝波的产生机制和传播特性对于研究非线性波的形成和演化有着重要的意义。
5. 总结倏逝波是一种在海洋和液体介质中常见的非线性波动现象。
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• 近年来，将光纤融熔拉制成锥光纤后，倏逝波 占导波光的比例大大增加，激发了人们对光纤 倏逝波研究的兴趣。
• 当光纤经融熔拉制成锥光纤时，锥腰很细，其 典型大小为零点几到几个微米。此时原纤芯已 不存在，其中传输的模是属于以空气为包层的 细纤的模。由于锥腰很细，已与光波长同一数 量级，倏逝波场有很大部分的能量透入到介质 2（包层）中。光纤外、内传输的能量比例达 到50~70%甚至更高，这是锥光纤倏逝波将得 以大显身手的重要原因。
• 扫描光子隧道显微镜是另一类的近场光学显微镜，见图 1 - 8 ( b ）。这里采用的照明光源与上述的近场光学 显微镜不同，而是与传统显微镜所用光源相似，也用扩 展光源在远场照明，但用暗场照明方式，且传统的光学 仪器的镜头被细小的光学探针所代替，其探针尖端的孔 径远小于光的波长。将这样的探针放置在距样品表面一 个波长以内，可以探测到仅仅存在于表面的非辐射场内 的丰富的有关材料表面精细结构的信息。
反应过程中进行荧光检测; 5) 整机可以小型化； 6）光纤很细，可以通过口腔、血管进入体内检测，
而无需开刀。
.
• 2、光纤倏逝波氢气传感器
原理:是基于氢气与某一种特殊物质的可逆化学反 应,如钯(Palladium) 、铂(Platinum) 和氧化锡 (Tinoxide) 等，而产生物理参数和光学特性改变 的原理。
应用
• １、光纤倏逝波生物、化学传感器 • 光纤倏逝波生物传感器以生物分子作为
敏感元件进行检测的一类新兴传感器.
• 光纤倏逝波生物传感器原理：在光纤表面上加 上生物识别分子（如羊抗人免疫球蛋白(IgG)） 置入检测环境，当倏逝波穿过受反应后的生物 识别分子时，或产生荧光信号，或导致倏逝波 与光纤内传播光线的强度、相位或频率的改变， 测量这些变化，即可获得生物识别分子上变化 的信息。从而检测通过特异性反应附着于纤芯 表面倏逝波场范围内的生物物质的属性及含量。
光纤倏逝波及其应用
福州大学物理与信息工程学院 黄衍堂
倏逝波的概念
•．
光在边界上满足斯涅耳（Snell’s law）定律：
sin i n2 sin t n1
对于 i ＞ c
i r
斯涅耳定律表明， sint 1
t
是一个折射虚角。
根， 据电磁场理论中的边界条件，
电场强度 E
沿两介质分界面的切向分量必须连续，
在介质2中必然存在电磁场.
介质分界面的波矢
若在xoz平面内传播, 折射波的电场的复数表示:
E t E 2e 0 x i[K tp r { t]}
EE 2e 0 xp x}e {xi[n n p 1 2K {tsiin zt]}
EE 2e 0 xp x}e {xi[n n p 1 2K {tsiin zt]}
穿透深度 :
dp2(n12si 2nin2 2)1/21
由于倏逝波的振幅以指数衰减，在离界面几个 波长处已经变得十分微弱，所以倏逝波效应常 常被忽略。
但自从1975年Kronick 和 Little第一次利用倏 逝波进行一项荧光免疫检定以来，倏逝波荧光 传感器已经历了30年的发展。
光纤的倏逝波
• 由于光纤倏逝与球形微腔、环形微腔回廊模间有很高的耦 合效率，为制作基于锥光纤光学微腔耦合的光通信用窄带 滤波器、光分插复用器、微腔激光器开辟了新的途径。在 现代高新技术领域中，光纤倏逝波的应用将有很好的前景
如光纤Pd 膜氢敏传感器,就是指在锥光纤或 光纤光栅包层上溅射与氢气发生化学反应的Pd 膜, 将其置于氢气环境中,其光学特性发生变化。不同
的氢气浓度,反应后生成的PdHx 折射率也不同，
测量折射率从而得到氢气浓度值。
3、基于锥光纤与光学微腔耦合
的光通信器件
•.
锥光纤与微腔的耦合原理示意图
.
• 3、基于锥光纤与光学微腔耦合的光通信器件
.
• 以图 1 - 8 ( a ）近场光学显微镜为例，其结构是由 激光器和光纤探针构成的局域光源，带有微动装置的样 品台和由显微镜物镜等构成的光学放大系统三部分组成。 采用具有纳米尺度大小的局域光源，在纳米尺寸的近场 距离内按设定要求逐点扫描照射被测样品，来自样品的 局域光信号由显微物镜放大并经光电倍增管接收和计算 机图像处理，将来自样品各点的局域光信号复原为样品 的图像。
上式表示在发生全反射时, 折射波在沿界面的Z 方向仍具有行波的形式, 在垂直界面的x方向则按指数衰减,
在媒质2中,沿x方向在波长的数量级内振幅显著 的减少,与Y方向的行波综合考虑,这种波只存在于 第2媒质的表面层,它的等位相面与分界面垂直,等 振幅面与分界面平行,这是一种非均匀波,非辐射波， 被称之为倏逝波 .
光纤倏逝波生物传感器具有如下优点: 1) 灵敏度高,生物特异性强,因为不受纤芯表面倏逝
波场以外的生物分子的干扰; 2) 操作简单,测量速度快,时间短,因为无需将光纤
从被测溶液中取出和清洗, 3) 杂交反应完成后马上可以进行荧光检测; 4)3) 可以进行现场检测; 4) 可以对生物反应的动态过程进行监测,即在杂交
结论
• 由于倏逝波的振幅以指数衰减，限制在离界面波长量级 处，这个特点促使光纤倏逝波在现代生物传感器，光纤氢 气传感器等领域大大发挥了作用。
• 随着现代电子及生物技术的迅速发展,光纤倏逝波生物 传感技术已形成一个独立的新兴高科技领域，由于它能提 供快速而有效的分析手段代替传统的实验室技术,从而给 生物医学、环境检测、食品医药工业及军事医学领域直接 带来了新的技术革命。
微环谐振腔的谐振吸收谱线
.
.
微球谐振腔激光器
微球谐振腔的谐振吸收谱线
.
• 4、锥光纤用于光子扫描隧道显微镜探针
光子扫描隧道显微镜（PSTM）是利 用光学隧道效应将探测到的携带物体 表面精细结构信息的非辐射场——倏 逝波，耦合到锥光纤探针的倏逝波， 进而转为沿光纤传输的传播波，经过 对传播波的处理，就可以得到物体表 面的精细结构。
• 当光纤经融熔拉制成锥光纤时，锥腰很细，其 典型大小为零点几到几个微米。此时原纤芯已 不存在，其中传输的模是属于以空气为包层的 细纤的模。由于锥腰很细，已与光波长同一数 量级，倏逝波场有很大部分的能量透入到介质 2（包层）中。光纤外、内传输的能量比例达 到50~70%甚至更高，这是锥光纤倏逝波将得 以大显身手的重要原因。
• 扫描光子隧道显微镜是另一类的近场光学显微镜，见图 1 - 8 ( b ）。这里采用的照明光源与上述的近场光学 显微镜不同，而是与传统显微镜所用光源相似，也用扩 展光源在远场照明，但用暗场照明方式，且传统的光学 仪器的镜头被细小的光学探针所代替，其探针尖端的孔 径远小于光的波长。将这样的探针放置在距样品表面一 个波长以内，可以探测到仅仅存在于表面的非辐射场内 的丰富的有关材料表面精细结构的信息。
反应过程中进行荧光检测; 5) 整机可以小型化； 6）光纤很细，可以通过口腔、血管进入体内检测，
而无需开刀。
.
• 2、光纤倏逝波氢气传感器
原理:是基于氢气与某一种特殊物质的可逆化学反 应,如钯(Palladium) 、铂(Platinum) 和氧化锡 (Tinoxide) 等，而产生物理参数和光学特性改变 的原理。
应用
• １、光纤倏逝波生物、化学传感器 • 光纤倏逝波生物传感器以生物分子作为
敏感元件进行检测的一类新兴传感器.
• 光纤倏逝波生物传感器原理：在光纤表面上加 上生物识别分子（如羊抗人免疫球蛋白(IgG)） 置入检测环境，当倏逝波穿过受反应后的生物 识别分子时，或产生荧光信号，或导致倏逝波 与光纤内传播光线的强度、相位或频率的改变， 测量这些变化，即可获得生物识别分子上变化 的信息。从而检测通过特异性反应附着于纤芯 表面倏逝波场范围内的生物物质的属性及含量。
光纤倏逝波及其应用
福州大学物理与信息工程学院 黄衍堂
倏逝波的概念
•．
光在边界上满足斯涅耳（Snell’s law）定律：
sin i n2 sin t n1
对于 i ＞ c
i r
斯涅耳定律表明， sint 1
t
是一个折射虚角。
根， 据电磁场理论中的边界条件，
电场强度 E
沿两介质分界面的切向分量必须连续，
在介质2中必然存在电磁场.
介质分界面的波矢
若在xoz平面内传播, 折射波的电场的复数表示:
E t E 2e 0 x i[K tp r { t]}
EE 2e 0 xp x}e {xi[n n p 1 2K {tsiin zt]}
EE 2e 0 xp x}e {xi[n n p 1 2K {tsiin zt]}
穿透深度 :
dp2(n12si 2nin2 2)1/21
由于倏逝波的振幅以指数衰减，在离界面几个 波长处已经变得十分微弱，所以倏逝波效应常 常被忽略。
但自从1975年Kronick 和 Little第一次利用倏 逝波进行一项荧光免疫检定以来，倏逝波荧光 传感器已经历了30年的发展。
光纤的倏逝波
• 由于光纤倏逝与球形微腔、环形微腔回廊模间有很高的耦 合效率，为制作基于锥光纤光学微腔耦合的光通信用窄带 滤波器、光分插复用器、微腔激光器开辟了新的途径。在 现代高新技术领域中，光纤倏逝波的应用将有很好的前景
如光纤Pd 膜氢敏传感器,就是指在锥光纤或 光纤光栅包层上溅射与氢气发生化学反应的Pd 膜, 将其置于氢气环境中,其光学特性发生变化。不同
的氢气浓度,反应后生成的PdHx 折射率也不同，
测量折射率从而得到氢气浓度值。
3、基于锥光纤与光学微腔耦合
的光通信器件
•.
锥光纤与微腔的耦合原理示意图
.
• 3、基于锥光纤与光学微腔耦合的光通信器件
.
• 以图 1 - 8 ( a ）近场光学显微镜为例，其结构是由 激光器和光纤探针构成的局域光源，带有微动装置的样 品台和由显微镜物镜等构成的光学放大系统三部分组成。 采用具有纳米尺度大小的局域光源，在纳米尺寸的近场 距离内按设定要求逐点扫描照射被测样品，来自样品的 局域光信号由显微物镜放大并经光电倍增管接收和计算 机图像处理，将来自样品各点的局域光信号复原为样品 的图像。
上式表示在发生全反射时, 折射波在沿界面的Z 方向仍具有行波的形式, 在垂直界面的x方向则按指数衰减,
在媒质2中,沿x方向在波长的数量级内振幅显著 的减少,与Y方向的行波综合考虑,这种波只存在于 第2媒质的表面层,它的等位相面与分界面垂直,等 振幅面与分界面平行,这是一种非均匀波,非辐射波， 被称之为倏逝波 .
光纤倏逝波生物传感器具有如下优点: 1) 灵敏度高,生物特异性强,因为不受纤芯表面倏逝
波场以外的生物分子的干扰; 2) 操作简单,测量速度快,时间短,因为无需将光纤
从被测溶液中取出和清洗, 3) 杂交反应完成后马上可以进行荧光检测; 4)3) 可以进行现场检测; 4) 可以对生物反应的动态过程进行监测,即在杂交
结论
• 由于倏逝波的振幅以指数衰减，限制在离界面波长量级 处，这个特点促使光纤倏逝波在现代生物传感器，光纤氢 气传感器等领域大大发挥了作用。
• 随着现代电子及生物技术的迅速发展,光纤倏逝波生物 传感技术已形成一个独立的新兴高科技领域，由于它能提 供快速而有效的分析手段代替传统的实验室技术,从而给 生物医学、环境检测、食品医药工业及军事医学领域直接 带来了新的技术革命。
微环谐振腔的谐振吸收谱线
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微球谐振腔激光器
微球谐振腔的谐振吸收谱线
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• 4、锥光纤用于光子扫描隧道显微镜探针
光子扫描隧道显微镜（PSTM）是利 用光学隧道效应将探测到的携带物体 表面精细结构信息的非辐射场——倏 逝波，耦合到锥光纤探针的倏逝波， 进而转为沿光纤传输的传播波，经过 对传播波的处理，就可以得到物体表 面的精细结构。