曹浩然这篇文章介绍的是一种基于壳聚糖聚丙烯酸复合电解质材料重金属

1、一、文献阅读Chitosan/PAA based fiber-opticerferometric sensor for heavy metal ions detectionR.RagandhanSAB233(2016)31-38主要内容：这篇文章介绍的是一种基于壳聚糖/聚丙烯酸复合电解质材料的重金属离子浓度检测光纤传感器，利用的基本原理是金属阳离子和阴离子之间的螯合作用，文中检测的 Ni2+为金属阳离子，会与壳聚糖中的氨团以及聚丙烯酸中的羧团发生螯合作用，形成分子间或分子内部的新键，随着 Ni2+浓度的增加，形成的新键数量增大，从而影响 CS/PAA 内部的空间交叉结构，最终影响复合电解质的折

2、射率，达到传感的目的。下图为作者采用的光纤传感结构，将空芯光纤接入单模光纤中，当光从单模光纤传入空芯光纤时，基模会激发出高阶模继续传输，在另一端单模光纤处高阶模又会重新耦合进入单模光纤中，在耦合处，基模和高阶模形成，得到如下有图所示的谱。由于重金属离子浓度的传感最终归结到折射率变化的传感，作者先检测了一下该结构对于折射率的传感特性，可以看出，随着折射率的增大，其波长折射率区间，其灵敏度也是不同的。波长方向飘移，对于不同下图是通过静电作用在光纤表面涂覆的CS/PAA 聚合电解层原理图，NCF 的长度为 20mm，先在表面涂覆壳聚糖，然后通过静电作用涂覆 PAA，Ni2+原子会通过螯合作用吸附在聚

3、合电解质层表面，下左图是涂覆前后方向漂移。谱的变化，可以看出，涂覆之后峰值波长下图为控制不同浓度的 NiCl2 溶液得到的波长漂移图，可以看出，随着浓度的增大，波长是朝长波长方向漂移的，下左图为对其 0-500UM 范围的敏感曲线，可以看出，灵敏度达到了 0.05537nm/um，具有较高的灵敏度。下图所示为其对不同浓度Ni2+的响应时间，将响应时间定为开始到最大变化量的 95%，可以看出，500um 的响应时间为 23s，200um 的响应时间为 32s，说明随着浓度的增大，其响应时间是增大的，下左图为其温度交叉影响，交叉影响灵敏度达到了-38.97pm/度，主要是由于温度改变聚合电解层的折

4、射率导致的。实验亮点：这篇文章采用的 CS/PAA 传感溶液重金属离子浓度的变化，可以尝试一下将二维材料应用于重金属离子浓度的传感中。Silver iodide phosphate glass microsphere resonatoregrated on an optical fiber trKarolina这篇文章启发是，其nkoOLVol.41,No.10 May 15 2016的是基于碘化银-磷酸盐玻璃与锥形光纤结合的微球谐振器，给方法简单，可以考虑将其应用纤传感方面，改变微球的材料以期达到对不同环境条件进行传感的目的。下图为作者该结构的流程，先将 FIC 玻璃融化之后，通过单模光纤转

5、移到锥形光纤的束腰位置处，然后加热处理后可以得到较为规则的微球附着在束腰位置。采用碘化银-磷酸盐玻璃是由于其玻璃化转变温度为 141 度，并且其具有一些优良的光学性质。将FIC 玻璃融化之后形成小球附着在束腰位置，由线在小球内时由于表面的全反足一定的条件，在腔中形成稳定模式，回音壁模式微腔，这种结构具有较大的品质因数和较小的模体积，有着重要的应用价值。下右图为其获得的 SEM 结构图，可以看出，形成的微球尺寸大概为 190um，值得一提的，作者腰处绝对处于微球的中部。微球并没有使光纤束下图为该回音壁微腔结构的透射谱，（a）图为室温下的透射谱，的透射峰对应从锥形光纤耦合进入微球时的谐振波长，但是

6、其 FSR 并不是特别明显，（b）图为在 125度退火 3.5h 后的透射谱，可以看出退火过程通过压缩高阶模使透射谱更为规整，FSR 约为 2.5nm，表现出这种现象的原因是通过退火将 FIC 玻璃中的残余应力消除了，使得微球能更紧密的吸附在光纤表面。同时，观察到，在透射谱中存在峰的现象，这主要是由于由于 FIC 玻璃中存在碘化银单质组成的微群，成为光的散射点，从而产生模式分裂，此外，模式也可能是与束腰位置不在微球中心导致的。下图为退火过程中其模式谱线的变化，可以看出，温度从 19 度到 100 度，波长波长方向漂移了 0.77nm，这主要是与磷酸盐玻璃球的热膨胀以及折射率改变有关，温度灵敏度达到了 9.2pm/度。实验亮