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关键词： 光纤传感技术   极大倾角光纤光栅   二硫化钼   口蹄疫病毒  

摘要： 当今世界进入高速发展阶段,生命科学相关领域的研究具有重要意义,对生物分子的免疫检测有着非常重要的实践意义,日益受到重视。在对灵敏度和稳定性要求较高的生物免疫反应检测/监测领域中,极大倾角光纤光栅（Ex TFG）相较于其他光纤光栅类型具有突出优势,其较高的折射率（RI）灵敏度和较低的温度交叉敏感特性赋予了Ex TFG在检测过程中更精准的信号捕获能力,以及更可靠的数据输出表现,这种独特特性使得Ex TFG成为生物免疫反应领域中的理想选择,为相关研究和实践提供了重要支持和保障。 MoS作为一种前景广阔的新型二维材料,具备大比表面积和出色的生物相容性等特点。将MoS与光纤光栅传感器结合,有望改善生物分子的修饰效果,进而提高生物传感器的检测性能。然而,目前对MoS与极大倾角光纤光栅（Ex TFG）生物传感器的研究还相对不足。因此,本研究旨在探讨MoS与Ex TFG集成的生物传感器在检测性能上的潜力。主要开展了以下工作: （1）理论研究。对FBG耦合模理论和TFG耦合模理论进行详细阐述,并在此基础上,详细说明了Ex TFG的耦合模理论,并结合相位匹配条件对其光谱响应特征进行了分析,从而为后续实验提供理论基础。最后利用Mathematica对Ex TFG的相关数值进行求解,并对其波长-周期匹配条件和色散因子进行了分析。 （2）制作MoS集成Ex TFG生物传感器。基于表面修饰技术在Ex TFG表面修饰MoS,利用“配体配位”功能化将MoS涂覆在光纤表面,并利用扫描电镜、能谱分析等技术对表面修饰效果加以鉴定。结果表面,MoS修饰效果良好,传感器的灵敏度得到了一定的提升。随后为了验证该传感器在生物医学领域的适用性,对牛血清蛋白进行了检测实验,实验结果表明该传感器能够有效地检测出BSA抗体,说明该传感器有望应用于生物医学检测领域。 （3）基于MoS集成Ex TFG生物传感器研究。制作好MoS集成Ex TFG生物传感器以后,以口蹄疫抗原（FMDV Ag）为识别单元,通过疏水相互作用将FMDV Ag固定于基于MoS修饰的传感器表面;然后,利用制备完成的Ex TFG生物传感器对不同浓度的口蹄疫抗体（FMDV MAbs）进行免疫检测。实验结果表明,基于MoS集成Ex TFG生物传感器的表面修饰效果良好,在折射率标定时,其折射率灵敏度为167.739 nm/RIU,比未涂覆MoS时的传感器灵敏度提升了～11 nm/RIU,且在检测FMDV MAbs生物分子时,其检测范围为100 pg/m L～500 ng/m L,检测极限为61 pg/m L,检测灵敏度为0.178 nm/log（ng/m L）,经Langmuir模型计算得到其解离常数约为2.05×10 M,亲和常数约为4.88×10 M,说明该生物传感器具有良好的亲和力。最后实验分析了基于MoS集成Ex TFG生物传感器的特异性以及临床性,由实验结果可知,该生物传感器仅在口蹄疫阳性血清临床样本中有明显红移,说明提出的生物传感器对口蹄疫抗体具很高的特异性,在其早期诊断中有着重要意义,在现代生物医学领域有着广泛的应用前景。

摘要： 1引言计算机视觉传统的目标主要涉及多视图的三维重构[15,26,27],即从两幅或更多幅图像中重建三维对象.给定视图之间足够多的点(或线)对应关系,就可能计算出多视图张量,并在相差一个射影等价的意义下从多视图张量中提取出摄像机的原始投影矩阵.这类问题目前解决的方案和技术已较成熟,且在人工智能[6]、摄影测量[24,25]、图像分析[23]等领域有较好的应用.

关键词： 全光码型转换   波分-模分复用系统   少模光纤光栅   光学滤波器  

摘要： 随着通信数据的不断增长,为了进一步提高现有光通信网络的系统容量,波分复用（WDM）和模分复用（MDM）相结合的二维复用技术将会是未来的高速大容量光通信网络采用的重要技术之一。未来的波分-模分（WDM-MDM）光通信系统将灵活采用适当的调制格式应对不同的网络使用场景,以进一步提高光通信系统的传输容量,因此在不同场景的网络之间接口处需要全光码型转换器来实现不同调制格式之间的转换。 目前针对WDM-MDM系统全光码型转换的研究尚且缺乏,如何实现多模式、多通道的同步码型转换,是一个亟待研究的问题。基于上述研究背景,研究探讨设计单个少模光纤光栅（FM-FBG）作为全光码型转换器,以实现WDM-MDM系统中不同调制格式之间的全光码型转换。概况全文,主要研究有如下方面: （1）针对WDM-MDM系统场景,提出一种能实现多模式、多通道光信号同步处理的FM-FBG设计方法。根据FM-FBG响应光谱在不同空间模式激发下的特性,提出一种响应光谱错峰对准的光信号同步处理方案,并推导出实现错峰对准的条件,实现LP01与LP11模式的FM-FBG梳状响应光谱反射通道在多个目标波长处重合,达到多模式、多通道光信号同步处理的目的。仿真结果显示,根据所提出的错峰对准方案进行设计FM-FBG,其LP01与LP11模式响应光谱能在多个目标波长处重合,实现对LP01与LP11模式输入信号进行同步光学处理。 （2）研究在WDM-MDM系统中使用FM-FBG实现多模式、多通道的码型转换并进行仿真。根据归零码（RZ）与非归零码（NRZ）之间的频谱差异特点,为FM-FBG设计优化目标响应光谱,结合所提出的响应光谱错峰对准FM-FBG设计方法,设计FM-FBG实现同时对LP01与LP11模式在300GHz信道间隔、40Gbit/s速率下两个信道的RZ码到NRZ码同步码型转换。仿真结果显示,输入的RZ信号通过FM-FBG滤波后能被很好地转换为目标NRZ码型且转换后的码型信号眼图干净和具有较高的Q值（>25d B）。 （3）进一步验证了所提出FM-FBG错峰对准码型转换设计方案通用性。通过减少输入信号信道间隔与增加输入信号信道数量,并根据载波抑制归零码（CSRZ）与NRZ码之间的频谱差异特点,为FM-FBG设计优化目标响应光谱,结合所提出的响应光谱错峰对准FM-FBG设计方法,设计使用FM-FBG实现同时对LP01与LP11模式在200GHz信道间隔、40Gbit/s速率下四个信道的CSRZ码到NRZ码同步码型转换。仿真结果显示,输入信号通过FM-FBG滤波后能被很好地转换为目标码型并转换后的码型信号眼图干净和具有较高的Q值（>14d B）。此外,对所设计的FM-FBG进行了转换后码型质量随中心波长漂移的鲁棒性测试,结果显示在FM-FBG中心波长失谐情况不超过原始设计滤波器响应光谱带宽10%情况下进行滤波,输出码型仍具有较高Q值（>12d B）。