IEEE-NSENS将定期关注对全球社会至关重要的特殊主题。例如,AI传感器,合成传感器,柔性、可穿戴传感器和电子产品,医疗保健生物传感器以及机器人微惯性传感器等。此次论坛将对人工智能,医疗保健和机器人技术中应用的智能微米和纳米级传感系统的最新研究成果进行传播。

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以下为Qiang Liu在“IEEE传感器理论及产业应用论坛”上的精彩致辞实录,由云现场整理。

    非常高兴有机会来到这个会议做这个分享,我是刘强,我来自于中国东北大学,我今天介绍的内容是涉及光电功能材料的演讲。这是我们演讲的轮廓,今天演讲的第一步是光子晶体光纤简单的背景知识,然后光子晶体光纤是一种光纤结构,它可以定期地在空间上进行改变,他最根本的特性是可以折射,然后可以进行某种传输。

    光子晶体光纤有很多种,大家可以看到上面有非常丰富的颜色,可以折射出不同色彩和光线。这种光子晶体光纤是一种特殊的材料,它是在传统的材料上进行改善,这种材料的光线会进行折射。我们国内的科学家在此也作出了巨大的贡献,他们发现了光纤三种最主要的用途。在1991年,Russell在巴斯大学提出了光子晶体光纤,在1996年,Jornathan大学也进行了研究。我们把二者进行了融合,第一种折射率非常高,第二种折射深度更加高,可以把颜色投入到这里面当中。这种材料也有很多特性,首先,它的材料的整合行非常好,可以形成一种特质的材料,它的合成过程也非常的好,可以运用到生物医学当中。

    第二方面,我们要讲的是光子晶体的材料还有它的填充物。这种填充材料可以应用到我们的环境当中,它是一种功能性的材料,然后它具有一系列的光纤的特点,这种光纤的特点可以在外部环境当中进行改变,比如压力、声音、热量、电子、磁场等等都会改变它的性能。第二个是一些光子的一些设备,我们可以把这些填充类的光纤材料运用到PCF当中,这可以极大地改善和扩大整个光纤的功能。对环境敏感的材料,比如酒精对温度是敏感的,晶体对电场敏感,有的是对磁场敏感。

    我们看一下我们填充材料进入PCF最简单的方式,就是把它放入液体,另外一种是保留在空气里,液体进入到特别的一个纤维包里,如果你想把它填入这里,我们可以用雷射方式或者是把它变成整个的光子晶体的纤维,然后让一个孔连着另一个孔,形成一个特别的一个材料,我们还可以用可选择的液体填充到光晶纤维里面。

    这里有一个选择性涂层,用它可以阻挡一些洞,这样有一个很好的涂层的解决方案,然后帮我们解决一个问题。通过一些特别的工艺,我们可以用银放在一个空气的孔里面,用不同工艺手法可以实现不同的功效。我们可以看到表面的离子的共振,也就是SPR,表面的金属可以看到有一些自由的电子的共振,还有一些是低强度的一些下降。

    这是基于SPR的特性,这是D形状的PCF,它的涂层是用晶片进行涂层,它反射了一个指数,能够满足我们的与相匹配的状况,它的损失出现了最大值。我们看看这个曲线,我们看到它的损失增加了,但是我们用过不同的材料之后,它的损失是降低了。

    这是我们的流程,它是一个轮打磨的东西,它的长度大概是7mm,它的打磨深度是13um。我们做了一个测试,它的特性就是非常轻,大概有450-1100nm,我们在表面上进行了一个特别的涂层,这个涂层非常特别,我们把这个涂层涂抹到这上面进行测试。这是六星的PCF,里面补充了一些对温度敏感的液体,我们可以看到它的结构,表面有很多的一些孔,我们还有一些纤维的模式,还有SPP的模式,这里我们还有一些反映的指数,它的敏感度达到了2nm以上。

    这里是有液体PCF,这里有T-S液体,液体对温度是非常敏感的,我们可以看到有光进入液体里面,我们看到结构参数的影响就是对敏感度和损耗在左边的图形,还有不同温度的损失,它的敏感度是8.89nm。

    刚才我们说了一下光晶纤维的介绍,现在我再说一下传感的特色是基于SI,这里有一个相匹配的状况,还有一个图形显示其他的情况。我们有两种光束,有现象的不同。它有一个优势就是敏感度特别高,它结构非常小巧,而且它的稳定性非常高,非常容易生产和加工,可以进行自我再平衡,所以我们的传感器的特色还是比较不错的,它非常容易生产加工安装。

    我会给大家介绍一下我们的磁纳米的颗粒,它是可以有液体的水,然后可以有有机的熔体、溶液,我们可以看到表面的东西,里面有非常好的功能。我们的磁的材料是反映到Langevin的功能,随着磁场的改变,磁的液体也会进行改变。我们的空气的孔也是用磁的一些其他的一些材料然后进行填补。现在我们看一下这个图是磁场的传感器,我们看到它的敏感度是非常高的。5对我们来说已经是非常高的了。我们看到了一个变形的PCF,在这个方面,它能看到一个液体,它的5V的孔在这个膜上面,它整个不同的结构的参数会有不同的影响,这是在0Bg上的流体,在0的液体上的参数,它的敏感度大概是达到7.9的数值。

    我总结一下,加工还有填充技术、PCF都是非常成熟的,还有空气孔的存在,我们提供一个平台,把光电材料和纤维的材料进行组合。非常感谢大家的聆听。