光纤解调仪

在满足目前各种应用需求的前提下，光谱分析仪器和方法也在不断的创新发展中，不论是分子光谱还是原子光谱都涌现了一系列创新的成果，特别是拉曼光谱、近红外光谱、激光诱导击穿光谱、太赫兹、超快光谱、荧光相关光谱、高光谱等相关技术彰显了极具诱惑的市场活力，引领着行业发展的方向。第十二届光谱网络会议（iCS 2023）中，近50位专家报告充分彰显了光谱创新潜力，纷纷展示了一系列的创新成果：从仪器整机到关键部件；从系统集成到方法开发；从大型科研仪器，到用于现场的便携、手持设备；从实验室检测设备，到过程分析技术……为了更好的展示这些创新成果，同时也进一步加深专家、用户、厂商之间的合作交流，会议主办方特别策划《光谱创新成果“闪耀”iCS2023》网络专题成果展，集中展示本次光谱会凸显的创新成果，包括但不限于仪器、部件、技术、方法、应用等。大连理工大学 陈珂副教授本次会议中大连理工大学陈珂副教授介绍了其课题组在光纤光声气体传感技术及应用方面开展的一系列工作（点击回看》》》），得到与会老师的关注和认可。会后，我们也再次邀请陈珂副教授分享大连理工大学光纤光声传感研究团队的系列成果。1、成果简介大连理工大学光纤光声传感研究团队开展了光纤声波/振动传感技术和光声光谱微量气体检测技术的应用基础研究工作。在光纤传感技术研究方面，首次提出并设计了超高灵敏度光纤悬臂梁声波传感器，信噪比相比于传统电学麦克风提高了1-2个数量级；研制出超高速振动/声波传感解调仪器，采用光谱解调法实现了200 kHz的解调速度，将解调算法集成到FPGA中，大幅度提升了解调的稳定性。在光声光谱技术研究方面，将光纤声波传感器用于光声信号探测，提出了干涉型光纤声波锁相探测方法，设计了新型的光纤悬臂梁增强型光声光谱仪器，实现了对多种微量气体的超高灵敏度检测。研究了基于光纤光声传感的变压器油中溶解气体原位检测技术，研究了气体绝缘设备中六氟化硫分解产物的光纤光声检测技术，并在多个变电站开展了示范应用。根据变压器油中溶解气分析和煤矿瓦斯突出应用需求设计了多套激光光声光谱多组分气体分析仪器，掌握了目前世界上唯一的高瓦斯背景中多组分微量气体光学检测技术。成果1：光纤振动/声波传感器及解调仪器设计的光纤振动/声波传感器采用MEMS悬臂梁结构，具有灵敏度高、稳定性好的特点。研制了基于光谱解调的超高速光纤法布里-珀罗（F-P）传感解调仪，在FPGA中集成光谱采集、光谱相位解调等功能，显著提升了解调速度和稳定性。成果2：光声光谱变压器油中溶解气体分析仪针对高电压油浸式变压器油中溶解气体分析需求，研制了多套激光光声光谱气体分析仪。其中对油中溶解乙炔气体的检测极限达到0.05μL/L。，同时课题组还开发了光声光谱油中溶解气体原位检测仪，可以直接将光声传感器安装于变压器取油口。 成果3：光纤光声传感解调仪器本团队创新性地将光纤F-P声波传感器用于微弱光声信号探测，研制了多套光纤光声传感解调仪器。在FPGA中集成了相位解调算法、数字锁相、激光调制等功能。对乙炔气体的检测极限可达到ppt量级。 成果4：光声光谱煤矿自然发火监测仪研制的光声光谱煤矿自然发火监测仪，可对多种特征气体进行同时测量。检测指标如下：乙炔：0.5ppm；乙烯：1ppm；一氧化碳：1ppm；乙烷：5ppm；甲烷：0.1%；二氧化碳：0.1%成果5：高精度光声光谱环境气体分析仪开发的二氧化氮和二氧化硫气体分析仪，可对环境中痕量气体进行实时监测。二氧化氮气和二氧化硫气体的检测限分别达到1ppb和10ppb。下图中实验数据是开发的二氧化氮气体分析仪与环境监控站的对比结果。成果6：多通道同步FPGA数字锁相放大器针对光谱探测中微弱光信号检测需求，开发了多通道同步FPGA数字锁相放大器。采用定制的线阵探测器对光谱进行同步快速读取，光功率检测极限达到10fW量级，动态范围达到120dB。2、产业化探索本团队开发的光谱检测、光纤传感类检测仪器具有较高的技术成熟度。在电力、石化等行业具有较好的应用前景。3、课题组未来研究计划光声光谱与光纤传感技术结合后，具有本质安全、抗电磁干扰、灵敏度高、可远距离探测以及多点测量等优势。本课题组将重点研究光纤光声传感技术中的基础科学问题以及工程应用关键技术。欢迎电力、石化、煤矿和环境监测等相关科研院所和公司联系我们。联系人：陈珂（大连理工大学）Email：chenke@dlut.edu.cn课题组介绍陈珂，大连理工大学光电工程与仪器科学学院副教授，博士生导师，大连市青年科技之星，光纤光声传感团队负责人，主要从事光纤传感、激光光谱和微弱信号检测等方面的研究工作。担任中国光学工程学会光谱技术及应用专委会委员，中国电气工程学会测试技术及仪表专委会状态监测学组委员，国家自然科学基金通讯评审专家。工作近8年来，共主持科研项目32项，其中，国家自然科学基金面上项目等国家级项目2项，省部级项目2项，大连市高层次人才创新支持计划项目1项，企业合作项目20余项；在Analytical Chemistry、Optics Letters等期刊上发表SCI/EI论文93篇，其中第一/通讯作者论文63篇；已申请和授权发明专利43项，其中第一发明人专利21项。

近年来，传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能 尽缘、无感应的电气性能 耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区或者对人有害的地区，如核辐射区)，起到人的线人作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 　　基本工作原理及应用领域 　　光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送进调制器，使待测参数与进进调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化，称为被调制的信号光，在经过光纤送进光探测器，经解调后，获得被测参数。 　　光纤传感器的应用于对磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的丈量。光纤传感器的应用范围很广，几乎涉及国民经济和国防上所有重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用，解决了很多行业多年来一直存在的技术困难，具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面的应用： 　　1、市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中，用于测试应力松驰、施工应力和动荷载应力，从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能。 　　2、电力系统，需要测定温度、电流等参数，如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等，由于电类传感器易受电磁场的干扰，无法在这类场合中使用，只能用光纤传感器。分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时丈量空间温度场分布的高新技术，分布式光纤温度传感系统不仅具有普遍光纤传感器的优点，还具有对光纤沿线各点的温度的分布传感能力，利用这种特点我们可以连续实时丈量光纤沿线几公里内各点温度，定位精度可达米的量级，丈量精度可达1度的水平，非常适用大范围交点测温的应用场合。 　　在实际生活中，光纤传感器种类是非常多的，但是，我们将这些传感器类型归结为两大类型，即传感型与传光型。和传统电传感器进行比较，光纤传感器具有很多的优点，例如抗干扰能力较强、绝缘性好、灵敏度偏高，所以，当前在各个领域都有光纤传感器的身影。 　　光纤传感器助力物联网发展市场容量将近万亿 　　自出现光纤传感器后，它的优势与应用引起了各个国家人们的高度关注。并且对光纤传感技术进行了深入的研究。现如今，通过光纤传感器可以对位移、温度、速度、角度等物理量进行测量。现如今，很多西方发达国家将对光纤传感器研究的重点放在光纤控制系统、核辐射监控、民用计划等多个方面，同时已经取得了可喜的成绩。 　　我国对光纤传感器的研究起步较晚，有很多研究所、企业等对光纤传感器的深入研究促进了光纤传感技术的发展。在2010年，张旭平的关于&ldquo 布里渊效应连续分布式光纤传感技术&rdquo 通过了专家的鉴定。专家组都认为此技术有很强的创新性，技术已达到世界先进水平，因此，有广阔的发展前景。此技术的发展主要是应用了物联网技术，从而加速了我国物联网的发展。 　　传感器成为物联网极其重要的一组成部分。因此，传感器性能好坏决定了物联网的性能好坏。可以说，物联网获得信息的主要手段为传感器。这样一来，传感器所采集信息的可靠性与准确性都会对控制节点处理和传输信息产生一定影响。由此看来，传感器的可靠性、抗干扰性等都会对物联网应用性能发挥举足轻重的作用。 　　光纤传感技术在物联网中的应用 　　通过上述分析得知，物联网的发展必须要借助大量传感器获得各种环境参数，从而为物联网更可靠的数据信息，再经过系统的处理，得到人们需要的结果。以下是对光纤传感技术在物联网中的应用进行详细的探讨。 　　目前应用最广的光纤传感器有四种，分别是光纤陀螺、光纤水听器、光纤光栅传感器和光纤电流传感器。其中，光纤陀螺有干涉型、谐振型和布里渊型三种类型，干涉型光纤陀螺是技术上很成熟的第一代商品化阶段，谐振光纤陀螺是处于实验室研究阶段的第二代，布里渊型光纤陀螺是在理论研究阶段的第三代光纤陀螺传感器 光纤水听器是在光纤、光电子技术基础上的一种水下声音信号传感器，这种传感器通过高度灵敏的光纤相干检测，把水中的声音信号转换成光信号，再通过光纤传到信号处理系统转换为声音信号，这种传感器按原理可以分为干涉型、强度型、光栅型等类型 在光纤光栅传感器的产品中包括应变传感器、温度传感器和压力传感器，其中光纤bragg光栅传感器是这几年的研究热点，它们大部分属于光强型和干涉型，并且各有利弊。自今年来电力的发展是突飞猛进的，这种情况下，面对着强大电流的测量问题，光纤电流传感器可以很好的避免一些由于电力过强而引发的事故。

1月18日，国家科学技术奖励大会在北京召开，由总局推荐的“基于拉曼散射的新型分布式光纤温度传感技术与工程安全监测应用”科技成果获得2012年度国家科技发明二等奖。 　　由质检总局推荐，中国计量学院张在宣教授牵头完成的“基于拉曼散射的新型分布式光纤温度传感技术与工程安全监测应用”项目围绕工程火情监测及预警、智能电网等检测所面临的分布测温准确性、测量快速性、定位报警可靠性三个关键问题，主要发明了：新型分布光纤拉曼散射温度传感系统及解调、定标技术 新的温度传感脉冲编码解码等信号处理技术 双波长自校正和集成拉曼放大技术 分布光纤拉曼测温应用新技术。项目成果广泛支持公安消防所、煤科院等50余家单位的科研、生产和工程 成功用于上海长江隧桥等20多个省、市、自治区的600多个重大工程的安全监测。直接经济效益和社会经济效益十分显著。

p style=" text-align: center" img style=" width: 399px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201701/insimg/72a2ce84-3206-49f9-ba7c-4be0f6388773.jpg" title=" 1.jpg" border=" 0" height=" 300" hspace=" 0" vspace=" 0" width=" 399" / /p p 　　2017年1月9日，国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。天津大学4项成果获2016年国家科技奖。其中由天津大学作为第一完成单位获得国家技术发明二等奖两项，参与完成的两项成果均获得国家科技进步二等奖。这也是近年来天津大学首次以第一完成单位身份，在同一年度获得两项国家技术发明奖。 /p p 　　 strong 突破国外技术封锁 自主创新水下滑翔机“海燕”领先国际 /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201701/insimg/2ef4e1ee-2347-4b8d-ac8c-b5ca7316e0bd.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong (国家技术发明二等奖获得者王树新教授) /strong /p p 　　混合驱动水下滑翔机“海燕”是天津大学自主研发的一种新型水下滑翔机，由天津大学教授、海洋国家实验室海洋观测与探测联合实验室首席科学家王树新带领团队历经十余年研制成功。 /p p 　　拥有国际先进的水下滑翔机一直是建成世界海洋强国重要的标志性成果之一，因此美国等国家对该技术一直采取严密封锁。“海燕”的成功研制打破了国外对中国技术封锁的壁垒，扭转了中国在某些关键技术上受制于人的局面。 /p p 　　去年12月，中国海军一艘救生船在南海有关海域捕获一架美国无人潜航器。后经中美双方友好协商，于12月20日中午在南海有关海域顺利完成美无人潜航器的移交工作。 /p p 　　据了解，无论在续航里程、下潜深度以及稳定性等诸多方面，美军潜航器都无法与“海燕”相比，海燕采用了最新的混合推进技术，以浮力驱动为核心并融合其他驱动方式，具有体积小、重量轻(小于100kg)、航程远等优点。 /p p 　　早在2014年，“海燕”在南海北部水深大于1500米海域通过测试，创造了中国水下滑翔机无故障航程最远、时间最长、剖面运动最多、工作深度最大等诸多纪录。 /p p 　　“海燕”最大下潜深度1514.2m，实现了复杂海洋环境下大深度平稳滑翔运动 推进速度最大可达1.69m/s，1108.4公里实测航点位置平均偏差小于2km 连续航程超过1100km，实现水下滑翔机航程从百公里级提升至千公里级的突破。 /p p 　　“海燕”的研制成功不仅解决了我国相关技术的“有”“无”问题，而且引领了新型水下滑翔机技术发展。在“大深度”、“长航程”、“高精度”三方面取得了创新性成果。 /p p 　　由于混合驱动水下滑翔机结合了自主水下航行器(AUV)操纵性好、轨迹精度高与传统水下滑翔机性好、续航能力强的优点，“海燕”在海洋环境监测、海洋资源探测及海洋安全领域具有广泛的应用前景。 /p p 　　 strong 混合式光纤传感技术 引领光纤传感安全监测科技前沿 /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201701/insimg/689bc77d-87c9-4b1f-a067-a17bea4a02c6.jpg" title=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong (国家技术发明二等奖获得者刘铁根教授) /strong /p p 　　传感器技术是基础设施安全监测必不可少的核心技术之一。光纤传感技术作为传感器技术的发展前沿，是国内外发展的战略性新兴产业。由于缺乏高效的传感器技术，很多工程事故未能做到“防患于未然”，因而发明一种高效、稳定、适应性强的新型传感技术成为国家产业发展的迫切需要。 /p p 　　由天津大学刘铁根教授所在的团队自主研发的混合式光纤传感技术解决了当下光纤传感领域的诸多难题，为保障重大工程项目安全提供了可靠的监测保障。 /p p 　　据了解，不同的工业产业对传感器有着不同的需求。在电力应用中，传感器需要抗强电磁干扰、电绝缘 在石油化工应用中，传感器需要本身不带电 在航空航天、土木工程应用中，传感器则需要在恶劣环境下长期工作。与常规电测传感器技术相比，光纤传感技术能够从根本上适应上述各类应用环境和工程需求。 /p p 　　然而，光纤传感技术要真正投入应用，还必须要解决信号解调中的方法单一、长期漂移和响应慢，传感器封装中的交叉敏感、胶粘老化失效和传感灵敏度低，传感组网融合困难等难点问题。 /p p 　　面对难题，刘铁根教授团队选择迎难而上，终于通过深入研究，实现一系列光纤传感领域的技术突破。高精度、高稳定混合式光纤传感解调技术，恶劣环境下高可靠性光纤多传感器封装技术，多波段混叠式光纤多气体传感技术以及混合式光纤传感组网融合技术。这些技术突破引领了光纤传感安全监测领域技术探索的前沿。 /p p 　　混合式光纤传感技术近10年来已应用到28项国家航空航天试验及重大关键基础设施工程的安全监测。其在全国电力和石化行业分立式光纤传感市场占有率超过30%，近三年共取得直接经济效益2.4亿元。成功地对多起过热异常进行了预警。2012 年，该技术成功对独山子石化分公司50万方罐区温度超过阈值进行报警，将事故隐患消除在初始阶段。 /p p 　　目前，该项目已获得授权发明专利56项，其中美国专利3项。制定国家军用标准1项。获光纤传感产品测试认证38项。获天津市、教育部和中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖各1项，获中国发明专利优秀奖1项。发表学术论文216篇，SCI检索 103篇，其中在国际顶级光学工程期刊上发表47篇。鉴定委员会认为“该项研究成果在理论探索、技术研发和工程应用中具有多项创新，总体技术达到国际领先水平”。 /p p 　 strong 　聚焦国家需求 两项成果获得国家科技进步二等奖 /strong /p p 　　在本次大会上，天津大学参与完成的两项成果获得国家科技进步二等奖，其中包括王成山教授为第一完成人的“配电网高可靠性供电关键技术及工程应用”项目，以及练继建教授作为第二完成人的“长距离输水工程水力控制理论与关键技术”项目。两项成果都与国民经济建设紧密结合，特别注重解决国家重点领域、重要支柱产业的技术难题。 /p p 　　在世界范围内，持续快速发展的大规模配电网供电可靠性提升一直面临四大难题：建设方案的经济性与可靠性协调困难 复杂故障辨识准确率低 快速抢修技术尚未突破 电网侧与用户侧一体化协调控制困难。 /p p 　　天津大学王成山教授团队与国网天津市电力公司、中国电力科学研究院、国网浙江省电力公司、国电南瑞科技股份有限公司、天津天大求实电力新技术股份有限公司等单位经过近10年的产学研联合攻关，实现了配电网高可靠性供电关键技术的重大突破。创建了多电压级网架协调规划理论和分析方法，开发了配电网建设优化决策系统 提出了复杂故障辨识方法，突破了自适应负荷转供技术，研制了配电自动化系统与关键装备 提出了故障抢修效能动态评估方法，突破了多源信息协同的抢修资源优化调度技术，开发了配电网故障抢修平台 提出了电网侧与用户侧多电源协调供电模式，开发了含分布式电源的配电网运行控制系统，满足了重要用户供电保障需求。项目获授权发明专利43项、软件著作权8项，发表SCI/EI论文65篇。成果经鉴定整体达到国际领先水平。 /p p 　　长距离输水工程是进行水资源配置的关键手段，我国已建跨流域输水工程达到31座，供水比例高达20%。长距离输水工程水力控制系统具有强非线性、多流态和多约束等特点，调控参数多，不确定性大，累积效应严重 用水需求多变，运行调度复杂，调控难度大。控制不当极易出现爆管、结构物破坏、漫堤溃决和冰害等事故。长距离输水工程的安全调度和运行是保障国家水资源安全的关键。 /p p 　　天津大学练继建教授课题组与中国水利水电科学研究院、清华大学、长江勘测规划设计研究有限责任公司、武汉大学、南水北调中线干线工程建设管理局等单位联合攻关完成的“长距离输水工程水力控制理论与关键技术”，在国家科技支撑计划等40余项重大科研与咨询项目支持下，历经20余年的工程实践、理论探索和技术创新，建立了复杂长距离输水系统水力仿真与控制理论方法 发明了分段低压输水新技术，揭示了其共振原理，提出了输水单元水流振荡方程及避免水力共振的设计方法，降低管道承压70%-90% 提出了冰期输水冰害防治的控制技术，提高冰期输水能力0%-15%。研究成果已在我国19项大型输水工程中得到应用，惠及人口2.1亿，工程节支增收逾18亿元。 /p

一、背景介绍：机器视觉可称为人工智能的“慧眼”，成像系统的标定又是机器视觉处理的重要环节之一，其标定精度与稳定性直接影响系统工作效率。在传统机器视觉与摄像测量标定领域，小孔透视模型仍存在高阶透镜畸变无法完备表征和多类复杂特殊成像系统不适用的问题。而基于光线的模型以成像系统聚焦状态下每个像素点均对应空间一条虚拟主光线为前提假设，通过确定所有像素点所对应光线方程的参数即可实现标定与成像表征，可避免对复杂成像系统的结构分析与建模。基于该光线模型，研究院相关课题组发展了各类特殊条纹结构光三维测量方法与系统，实验证明光线模型可通用于多类复杂成像系统的高精度测量，是校准非针孔透视成像系统的有效模型，可作为透视模型的补充。二、光线模型Baker等人最早提出了一种可表征任意成像系统的光线模型[1]，认为图像是像素的离散集合，并以一组虚拟的感光元件“光素”表示每个像素与某像素相关联的空间虚拟光线间的完整几何特性、辐射特性和光学特性，如图1所示。因此，光线模型的标定即确定出所有像素点对应的光线方程，无需严格分析和构建成像系统的复杂光学成像模型，具备一定的便携性和通用性，从一定程度上也可避免镜头畸变的多项式近似表征引入的测量误差，为非小孔透视投影模型成像系统的表征提供了一种新的思路。图1 成像系统的光线模型示意图三、基于光线模型的条纹结构光三维测量在条纹结构光投影三维测量领域，光线模型一方面可作为三维重建的光线方案，用于表征大畸变镜头、光场相机、DMD投影机、MEMS投影机等多类特殊结构的成像与投影装置，可发展新的基于光线模型的条纹结构光三维测量方法与系统；另一方面，发掘光线模型在结构光测量中的优势，光线模型对克服投影与相机的非线性响应、大畸变镜头成像下提升三维重建精度具有优异的效果。3.1 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统光线模型与三维测量课题组开发了小视场远心结构光测量系统，采用Scheimpflug结构设计确保公共景深覆盖，如图2所示。考虑到远心镜头属平行正交投影、Scheimpflug倾斜结构造成畸变模型非中心对称，因此，提出一种基于光线模型的非参数化广义标定方法[2]。系统中相机与投影机成像过程均采用光线模型表征，标定其像素与空间光线对应关系，计算光线交汇点坐标，实现三维重建。图3展示了系统实物图与五角硬币局部小区域的三维测量结果，测量精度为2 μm。图2 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统图3 测量系统实物图与五角硬币局部的三维测量结果3.2光场相机的光线模型标定与主动光场三维测量课题组发展了基于主动条纹结构光照明的光场三维测量方法与系统。光场相机通过在传感平面前放置微透镜阵列，实现光线强度和方向的同时记录，由于存在微透镜加工误差、畸变像差、装配误差等复杂因素影响，光场相机完备表征与精密标定是个难题。课题组提出光线模型表征光场成像过程[3]，即将光场相机内部看作黑盒，直接建立像素m与所对应的物空间光线方程l的参数，如图4所示。并通过标定光场所有光线与投影条纹相位的映射关系实现被测为物体的高精度三维测量，考虑光场多角度记录特点，构建基于条纹调制度的数据筛选机制，实现了场景的高动态三维测量，如图5所示，黑色面板与反光金属可同时重建。图4 光场成像模型图5 主动光场高动态三维测量3.3 DMD投影机与双轴MEMS激光扫描投影机的光线模型标定与三维测量基于微机电系统（MEMS）激光扫描的投影机以小型化、大景深的优势被应用于条纹投影测量系统，如图6（a）所示。但由于其依赖激光点的双轴MEMS扫描投影图案，不依赖镜头成像，透视投影模型表征会存在一定误差。此外， DMD等依赖镜头成像的投影机，大光圈设计也会影响小孔透视投影模型的表征精度。对此，课题组采用光线模型表征投影机[4]，并提出了一种基于投影机光线模型的条纹投影三维测量系统标定方法，该方法根据双轴MEMS投影的正交相位对光线进行识别追踪，利用投影光线与相机构建的三角测量实现了三维重建。进一步发现：由于投影光线的相位一致性特性，光线模型可显著抑制系统非线性响应引起的测量误差，图6（b）展示了单目系统在3步相移条件下（未额外矫正非线性响应），分别使用透视投影模型与光线模型对石膏雕塑的三维重建结果，可见光线模型对非线性响应影响具有免疫性。图6 双轴MEMS激光扫描投影原理和石膏雕塑三维重建结果（3步相移，左图为透视投影模型，右图为光线模型）3.4单轴MEMS激光扫描投影机光线模型标定与三维测量单轴MEMS投影机将激光点扫描拓展为面扫描大幅提升了投影速率，可应用于动态测量。针对单轴MEMS投影机无透镜结构使得针孔模型不适用、单向投影无法提供正交相位特征点的问题，课题组提出一种基于等相位面模型的系统标定方法[5]，推导出了相机反向投影射线与该等相位面交点处的三维坐标值与相位值间新的映射函数，实现了快速三维重建。图7展示了使用高速相机搭建的单目测量系统和重建场景，投影采集速率为1000 frame/s，采用4步相移与雷码图相位展开，三维重建速率为90 frame/s。后续为适应更高速率测量应用，可将单目扩展为双目或多目系统，采用单帧解调相位和多极线约束相位展开等方法减少投影图像数量，提升三维测量速率。图7三维测量系统与动态重建场景3.5大畸变镜头成像的光线模型标定与三维测量针对传统低阶多项式不能完备表征大畸变镜头的问题，课题组采用光线模型表征大畸变镜头相机成像，并提出一种完全脱离对相机和投影机内参依赖（透视模型依赖相机与投影机内参）的光线与条纹相位映射的三维重建方法。通过直接标定相机光线与条纹相位的倒数多项式映射系数，避免了繁琐耗时的对应点搜索与光线插值操作。图8为装配4 mm广角镜头的光线标定结果与标准球三维测量结果，可见由于广角镜头畸变较大，光线模型较透视模型重建质量有所提升。图8 广角镜头光线标定与标准球三维测量数据的拟合误差分布（a）透视投影模型，（b）光线映射模型四、总结光线模型通过确定所有像素点所对应光线方程的参数实现标定与成像表征，从而避免了对复杂成像（投影）系统的结构分析与建模，解决了特殊条纹投影三维测量系统的标定与重建问题，同时在条纹投影三维测量的系统非线性相位误差抑制和精度提升上展示出优异性能。在结构光三维测量的未来发展中，可进一步扩展光线模型三维测量的方法与应用，提升测量精度、效率与通用性，解决各类特殊复杂场景中的应用测量问题。参考文献[1] Baker S, Nayar S K. A theory of catadioptric image formation[C]//Sixth International Conference on Computer Vision (IEEE Cat. No.98CH36271), January 7, 1998, Bombay, India. New York: IEEE Press, 1998: 35-42.[2] Yin Y K, Wang M, Gao B Z, et al. Fringe projection 3D microscopy with the general imaging model[J]. Optics Express, 2015, 23(5): 6846-6857.[3] Cai Z W, Liu X L, Peng X, et al. Ray calibration and phase mapping for structured-light-field 3D reconstruction[J]. Optics Express, 2018, 26(6): 7598-7613.[4] Yang Y, Miao Y P, Cai Z W, et al. A novel projector ray-model for 3D measurement in fringe projection profilometry[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2022, 149: 106818.[5] Miao Y P, Yang Y, Hou Q Y, et al. High-efficiency 3D reconstruction with a uniaxial MEMS-based fringe projection profilometry[J]. Optics Express, 2021, 29(21): 34243-34257.课题组简介：本文作者：刘晓利 ，杨洋 ，喻菁 ，缪裕培 ，张小杰 ，彭翔 ，于起峰 ；深圳大学物理与光电工程学院深圳市智能光测与感知重点实验室。以于起峰院士领衔的深圳大学智能光测图像研究院主要研究方向包括大型结构变形与大尺度运动测量、超常光学测量与智能图像分析、计算成像与三维测量以及多传感器融合感知与控制等。

仪器名称 基于光纤传感的尿比重仪 单位名称 深圳大学 联系人 李学金 联系邮箱 lixuejin@szu.edu.cn 成果成熟度 □正在研发 &radic 已有样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 合作方式 □技术转让 &radic 技术入股 □合作开发 □其他 成果简介： 基于光纤传感的尿比重仪是一种新型肾功能及人体体液溶质含量的监控仪器。采用先进的光纤传感技术，可实现高灵敏的实时在线检测（现有比重仪做不到），并能大大缩小仪器的体积。 本仪器的灵敏度比市场上现有尿比重仪高10倍以上，并能实现检测即时数显和实时记录等功能。还可以通过转换标定体系，转换成液体浓度、折射率等量的检测。 应用前景： 基于光纤传感的尿比重仪主要用于检测人体尿液的比重值，用于临床医学上诊断肾脏的浓缩功能，并可用于初步诊断糖尿病、蛋白尿、急性肾炎、高热、脱水、尿崩症、尿毒症、慢性肾小球肾炎、急性肾炎多尿期等；也可以反映一些疾病的程度，如糖尿病患者，如果血糖升高，尿比重值也会相应升高。 另外，本仪器还可广泛用于各种液体的浓度、折射率的检测或监控，如酿酒过程中，酒精浓度的监控；各种化学药剂生产过程中的浓度监控（相比电学的方法，采用光学的检测方法，不但灵敏度高，而且在易燃易爆环境中使用安全可靠）；环境水体污染程度检测等。 本仪器可应用于人体健康指标智能监测，安装于小便池中，人们可以通过每次小便及时得知自己的健康情况，是一种新型的智能家居。随着&ldquo 智慧城市&rdquo 列入十二五规划的一项重要内容，物联网应用技术将得到一个新的发展和完善。智能家居做为物联网最广泛的应用，不管是在物联网的大浪潮下、还是在智慧城市建设中都有着广泛的前景，蕴含着巨大的市场潜力。 知识产权及项目获奖情况： 已获得专利，专利名称：一种液体比重仪，专利号：201520045154.2

一、采购项目名称 ： 光纤光谱仪（ 070323w0801 ） 二、采购代理机构 ：浙江大学后勤集团技术物资服务中心 三、确定成交日期 ： 2007 年 4 月 9 日 四、本项目公告日期 ： 2007 年 4 月 9 日 五、项目成交单位 ： 　　标项一（光纤光谱仪）：必达泰克光电科技有限公司 相关链接： http://www.zupc.zju.edu.cn/wwwroot/Notice/noticeJ0135.htm

近日，国家重大科研仪器研制项目“新型煤与瓦斯突出高灵敏宽频响全光纤微震监测仪”，通过国家自然科学基金委员会组织的结题验收。“这意味着首套针对煤与瓦斯突出微破裂前兆高灵敏宽频响的全光纤微震监测仪研制成功（以下简称全光纤微震监测仪）。”项目第一单位负责人、大连理工大学教授唐春安在接受采访时说，“为实现煤炭安全生产提供了新的手段。”项目组部分人员合影 项目组供图当理论“邂逅”技术“简单来说，煤与瓦斯突出是在高瓦斯压力驱动下，煤岩突然破坏，并伴随着大量煤与瓦斯在短时间内剧烈地喷射到有限的工作空间中。”唐春安解释说，其灾害严重威胁着煤矿的安全生产。作为一辈子研究岩石破坏力学理论的专家，早在2006年唐春安就提出，煤与瓦斯突出是开采过程中应力场扰动所诱发含瓦斯煤岩破裂的结果。已有研究表明，“微破裂扩展及其微震活动是煤与瓦斯突出灾害形成的重要前兆信息”。科学准确捕获并预测微破裂前兆信息，是提高煤与瓦斯突出防治水平的关键。“然而，当时我国基本依赖于进口微震仪。其中加拿大、南非和波兰三个国家，占据了我国工程安全监测预警需求市场的‘半壁江山’。”唐春安说，研发具有我国知识产权、安全可控的新一代微震监测预警技术，不仅对于突破国外高技术垄断具有重要价值，而且对于确保我国重大工程的网络信息安全也具有重要意义。在一次与安徽大学公共安全监测技术团队的“邂逅”中，唐春安发现该团队应用于公共安全领域的光纤传感监测技术，可以测到更多不同类型的破裂信息，捕捉到更加弱小的微破裂前兆信息，远远超过在岩体工程安全领域使用的国外微震监测预警先进技术。双方一拍即合，开始了联合研发。2016年，大连理工大学牵头，联合安徽大学、淮南矿业集团在国家自然科学基金支持下，从煤与瓦斯突出微震监测涉及的基础理论仪器系统、功能技术、方法工艺、测试试验等五个方面开展技术攻关，研制具有我国自主知识产权的全光纤微震监测仪。光纤传感“移植”微震监测“将干涉型光纤传感技术实际应用于煤矿微震监测，在国内外属于首次，一揽子解决了传统压电式或磁电式微震监测设备存在燃爆风险、电信号传输距离短、本底噪声大、易受电磁干扰等多项痛点。”项目第二单位负责人、安徽大学教授俞本立说。事实上，早在2001年，俞本立就带领团队开展了光纤传感技术研究。二十多年的“精耕细作”，形成了具有完全自主知识产权的系列化光纤测震/振仪器和装备。正是有了“金刚钻”才揽瓷器活，俞本立团队加入了项目组，主攻全光纤微震监测仪的研制。“将光纤传感技术‘移植’到微震监测，看似是一种简单的相加关系。但其实很多时候是一种相乘关系：为了解决某一个问题，其它环节都要推倒重来。同时，为了真正满足煤矿施工现场恶劣环境的使用要求，添加了很多个工程化应用考虑点，实际工作量是一个非常惊人的数字。”俞本立说。例如，岩石微破裂有着震级范围大、振动频率宽的重要特征，研制的仪器需满足从低震高频到高震低频的煤岩破裂振动宽频段信息的监测，需要设计出满足要求的高灵敏宽频响拾震探头。“但在实际工作中，解决高灵敏度和拓展频响范围，似乎是‘鱼与熊掌不可兼得’。这需要光学和机械同步优化设计，同时，还要优化解调算法，适应大动态信号解调需求。 ”俞本立说，最终设计的解调算法动态范围达到155分贝，处于国内外同类研究先进水平。煤矿现场监测环境恶劣，实际施工中存在较多的不确定因素。如何提高光纤传感系统的健壮性、适应性和可靠性，实现微震信号的高精度监测。俞本立坦言，“这是项目需要面对的难题之一。”以探头为例，为提高探头的温度稳定性和长期使用可靠性，团队先后选取了多种材料作为换能材料，一遍一遍的设计、加工、测试；为满足探头的抗拉需求，团队又从野战光缆定制、格兰头设计、装配点胶工艺探索等方面开展探索。光源设计、探头设计、信号处理… … 历经5年研发攻关，上千次探索与尝试，新型煤与瓦斯突出高灵敏宽频响全光纤微震监测仪研制成功了。截至项目结题，仪器直接成果获授权发明专利11项，申报国际专利2项，软件著作权5项。更新换代走向“产业化”“我们将震动传感器探头安装在煤矿巷道两侧或上下，就像‘听诊器’一样‘倾听’煤岩体破裂时的声音与震动。再通过分析到达各探头信号的强度和时间差，反演出微震事件的时空强信息。最终根据微震事件能量、频度、位置，结合地质物探信息和微震先验知识，评估动力灾害风险。”俞本立介绍了仪器的基本原理。此外，团队还开发了数据分析与三维显示软件，针对每个工作面生成当日微震事件的三维显示图与趋势分析报告，为煤矿安全生产提供辅助决策意见。从目前实现的指标来看，全光纤微震监测仪的加速度检测分辨率达到μg量级，优于国内外同类微震监测设备1倍以上。同时，根据软岩、硬岩等不同监测需求，团队还设计出了加速度检测分辨率优于0.1&mu g的产品。俞本立认为，“这就是自主研发的优势。”据现场对比监测结果显示，全光纤微震监测仪监测到有效微震事件的数量比竞品多出7%。俞本立解释说，“千万别小瞧了这7%，它可以为岩体裂隙发育过程提供更加有效的数据支撑。”目前，全光纤微震监测仪样机已在安徽淮南矿业初步应用。“样机对工作面开采过程中出现的底板破坏状况，进行实时监测和预警，有效保障工作面安全顺利回釆。”淮南矿业集团项目负责人余国锋说。“此次仪器的研制与应用实现了干涉型光纤传感技术对传统压电式微震监测技术的更新换代，从而可以获取震级更低、震级范围更大、频域更广的微震信息。同时，突破了国外技术的出口限制，达到核心技术自主可控，为深部煤矿动力灾害的预测预警和防治提供关键技术支撑。”俞本立说。 “仪器研制项目的结题验收，并不代表项目研究的结束，而是研制仪器发挥作用的开始。”唐春安说，下一步，将向全国同行开放和共享。

光谱学是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的技术。光谱测量被广泛应用于多种领域，如颜色测量、化学成份的浓度测量或辐射度学分析、膜厚测量、气体成分分析等领域。　　在上世纪九十年代以来，微电子领域中的多象元光学探测器(例如CCD，光电二极管阵列)制造技术迅猛发展，使生产低成本扫描仪和CCD相机成为可能。美国海洋光学公司的微型光纤光谱仪使用了同样的CCD(CCD光谱仪)和光电二极管阵列探测器，可以对整个光谱进行快速扫描，不需要转动光栅。　　微型光纤光谱仪通常采用光纤作为信号耦合器件，将被测光耦合到光谱仪中进行光谱分析。由于光纤的方便性，用户可以非常灵活的搭建光谱采集系统。其优势在于测量系统的模块化和灵活性，且测量速度非常快，可以用于在线分析。而且由于采用了低成本的通用探测器，降低了光谱仪的成本，从而也降低了整个测量系统的造价。　　微型光纤光谱仪基本配置包括包括一个光栅，一个狭缝和一个探测器。这些部件的参数在选购光谱仪时必须详细说明。光谱仪的性能取决于这些部件的精确组合与校准，校准后光纤光谱仪，原则上这些配件都不能有任何的变动。那么微型光纤光谱仪在选型时有哪些必须要注意的呢？　　① 光学分辨率　　光学分辨率是配置微型光纤光谱仪时经常被考虑的主要因素之一。当用户为了追求微型光纤光谱仪的高分辨率时，在选型时会选择具有尽可能多像元数探测器的微型光谱仪。而实际上光学分辨率不仅仅由探测器的像元数决定，还与狭缝宽度和光栅的刻线密度有关。所以当讨论分辨率时，通常用色散或用波长范围除以像元数。　　半高全宽值(FWHM)，即最大峰值光强一半处所对应的谱线宽度是一种表述分辨率更好的方法(见上图)。用FWHM可以对不同光谱仪的实际光学性能进行直接对比。用这种表示方法可以避免一些缺陷，例如：有的光栅并没有用到全部像元 采用交叉式Czerny-Turner光路设计的光谱仪中，光学系统不能把狭缝清晰地成像在探测器上，这是由于光路中过大的反射角和固有的系统放大倍率造成的。 　　② 灵敏度　　灵敏度是配置光谱仪时所需要考虑的另一个因素。现在的主流微型光纤光谱仪都采用线阵探测器，所以灵敏度跟像素数没有任何关系。但面阵探测器例外，因为面阵探测器在垂直方向的每个像素都会被累积，在某种意义上垂直方向上的所有像素的累积可以被看成一个更大的像素。因此，在考虑某种应用对灵敏度的要求时，更重要的是看探测器的响应曲线。下图中给出了海洋光学微型光纤光谱仪采用的两种典型探测器的灵敏度响应曲线。　　③信噪比　　信噪比也是选配微型光纤光谱仪的一个因素。对于CCD光谱仪，较高的灵敏度导致了较低的信噪比。在一定范围内，可以通过对光谱进行多次平均来提高信噪比。平均次数的平方根恰好是信噪比提高的倍数。例如，光谱平均100次，信噪比能提高10倍。有些应用需要较高的信噪比，此时用户应当比较在光谱仪中的光学平台和探测器的综合信噪比。需要强调的是，用户一定要搞清楚厂家给出的信噪比是不是整个光谱仪系统的信噪比，因为只有整个光谱仪系统的信噪比才是最重要的。一个信噪比高的探测器配一个性能不高的光路，那么它的高信噪比就没有实际意义。比较不同探测器和微型光纤光谱仪间的信噪比的比较好的方法是：测量100次，然后对每个像元计算平均值和标准偏差，信噪比等于平均值除以标准偏差。测量信噪比时，信号强度应当接近饱和，并设置正确的平滑值(如果需要的话)。　　④ 光栅选择　　光栅选择是最比较复杂的。通常有两个因素决定了光栅的选择：波长范围和光学分辨率。波长范围受限于所选择的探测器或光栅，或二者都有。光学分辨率不仅受限于光栅，还受限于狭缝宽度和探测器的像元数和像元尺寸。还要考虑第三个因素，即光栅还会影响系统的灵敏度，这是因为不同的光栅的闪耀波长(即最高效率)位置各不相同。当对系统进行最优化配置时，最好查看一下光栅的效率曲线。下图中是海洋光学微型光纤光谱仪采用的几种典型的600线/mm光栅的效率曲线，效率最高点从紫外区到近红外区。　　⑤ 狭缝　　狭缝了也是选配微型光纤光谱仪的一个因素。微型光纤光谱仪有多种狭缝尺寸供您选择，狭缝安装在光纤接头处(见图)，并且被永久的固定在光谱仪上。有两点需要记住，狭缝越小，光学分辨率越高 狭缝越大，进入光学平台的光通量越多，即灵敏度越高。从本质上说，需要折中兼顾光谱仪的分辨率和灵敏度。　　　　⑥ 其他　　选择微型光纤光谱仪的其他选项会相对容易一些。例如可以选择升级UV4探测器后，探测器上的标准BK7窗片将会被石英窗片替代，用来增强海洋光学微型光纤光谱仪在波长340nm以下紫外区的响应能力。而其它探测器，比如薄型背照式CCD或CMOS则不需要这个选项。而为了避免二、三级衍射效应的影响，可以通过在位于狭缝与消包层模式孔之间的SMA905连接器中安装长通滤光片或在探测器的窗口处安装OFLV消除高阶衍射滤光片。　　正如上面介绍的几个因素所表明的，通过一些简单的步骤就就可以配置好满足您应用的微型光纤光谱仪。除了光谱仪，我们可能还需要考虑种类纷杂的光源和采样附件。

吸光度测量使用设备简单、操作便捷。大部分无机物和有机物都可以直接地或间接地用吸光光度法测量。吸光度测量主要用于液体或气体的定量分析，广泛应用于环境监测、化学分析、检验检测等领域。吸光度定义用单色光照射某一吸光物质或溶液，测量单色光照射前的强度（即入射光强度I0）以及透过吸光物质后的强度（即透射光强度I），定义透光度（transmittance）T 为定义吸光度（absorbance）A为光的吸收定律朗伯-比尔（Lambert-Bear）定律，也称光的吸收定律，是吸光度定量分析的基本关系式。其数学表达式为： ε. 为摩尔吸光系数，与溶液的性质、温度和入射光波长有关 为溶液光程长度，即为比色皿的尺寸，单位为cm 为溶液浓度，单位为mol/L。公式表明当溶液入射光波长和光程长度固定不变时，吸光度与溶液浓度成正比关系。在测试未知样品的浓度的实验中，可以测量数组已知确定样品浓度和吸光度的数据，构建吸光度与样品浓度的正比关系式，通过测量未知样品的吸光度来求解未知样品的浓度。吸光度测量整套仪器搭建方案整套仪器由微型光纤光谱仪（含软件）、光源、比色皿支架和光纤跳线组成，见下图。具体配置清单：产品名称数量微型光纤光谱仪（含免费配套软件）1光源1比色皿支架1光纤跳线2仪器介绍微型光谱仪RGB-ER-CL微型光谱仪 采用交叉非对称C-T光路结构，配置先进的CMOS探测器，是一款结构紧凑、携带方便的通用型微型光纤光谱仪，适用于科研及工业生产的光谱测量应用，具有高灵敏度、高分辨率、高量子效率和高动态范围的特点。RGB-ER-CL微型光谱仪响应范围为200～1000nm，狭缝为25μm，分辨率为1.5nm。RGB-VIS-NIR-CL的波长范围为400～1100nm，狭缝为25μm，分辨率为1.0nm。用户也可以选择不同的光栅配置，得到不同的光学分辨率和光谱响应范围，以满足不同的应用需求。另外针对其它波段如200～900nm/200～1000nm/300～1100nm/700～1100nm等可以提供定制。该款微型光谱仪免费提供配套光谱测量软件KewSpec。软件包含查看、保存、读取光谱图和数据，以及积分时间、Boxcar平滑和信号平均等信号处理等基本功能，还包含光谱测量、吸光度、透过率、反射率等应用测量模式。操作界面简洁明了，易于上手。光源吸光度测量常见于紫外-可见波段，根据待测样品的特征波长范围选择合适的光源。HLS-1卤钨灯光源 波长范围360~2500nm，可直接出光或也可由SMA905端口连接光纤耦合输出。输出光强度可调，光源前端设有支架，可根据需要安装滤光片或衰减片。DLS-1氘-卤钨灯 是一款可提供190~2500nm的紫外-可见-近红外波段连续输出光谱的一体化复合光源。采用SMA905端口连接光纤输出，输出光功率稳定。氘灯和卤钨灯可分别开启，卤钨灯输出光功率可调，用以搭配氘灯输出光强。光源前端设有支架，可根据需要安装滤光片或衰减片。比色皿支架CH-4四向比色皿支架 是常用的光谱测量附件，光程长度1cm，支架的四面均连接一个CL-UV准直透镜。用于吸光度测量时，光纤接在两个相对的准直透镜。光纤跳线KEWLAB提供各种波长范围、光纤芯径和长度的光纤跳线，广泛应用于光谱分析领域。该光纤跳线具有坚实耐用、稳定性高、传输损耗小等特点。连接光源、微型光谱仪，起到传输光谱信号的作用。根据客户的实际应用需求，可选择不同型号的光纤跳线。光纤跳线覆盖光谱范围：190-2200nm光纤芯径可选范围：200、400、600、1000μm等标准长度：0.5m、1m、2m，其它长度可定制外壳材料：金属或塑料实测案例以HLS-1卤钨灯为光源，使用RGB-VIS-NIR-CL微型光谱仪（400-1100nm）搭配整套设备测试不同浓度胭脂红色素的吸光度光谱曲线。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 由中兴通讯股份有限公司牵头的国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项“分布式光纤应变监测仪”项目经过近两年的努力，突破了高空间分辨率技术、超长距离测量技术和高精度布里渊信号处理等关键技术，开发出分布式光纤应变监测仪样机。近日，项目顺利通过了科技部高技术中心组织的中期检查。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 分布式光纤传感以光纤作为传感器，其测量参数包括应变和温度等，可以实现空间上的连续测量，监测点位可达百万个，测量距离可达百公里，具有传统点式传感器不可比拟的优势，是大尺度基础设施结构健康监测和大范围地质灾害监测最有效的技术手段。目前国内高性能分布式光纤传感监测仪主要依赖国外进口，国内还不能实现厘米级超高空间分辨率和百公里超长距离产品供货。该项目通过采用差分脉冲对技术和双频激光扫描技术，所开发的可工程化应用的分布式光纤应变监测仪，具有厘米级空间分辨率和百公里测量距离，已成功应用于油气管道、高速铁路、高压输电线、大型桥梁和山体滑坡监测等领域，中国公路学会组织的科技成果鉴定认为该项目整体技术达到了国际领先水平。开展分布式光纤应变监测仪的自主化研究，对于提高我国大型基础设施、大型结构装备和地质灾害的安全监测能力，提升公共安全水平，以及减小经济损失和社会影响具有重要意义。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 该项目下一步将加强仪器小型化设计，提高产品的工程使用灵活性；进一步加快工程应用示范及产业化推广等工作。& nbsp /p

三种海洋光学仪器已经开始了它们前往火星的八个月的旅程。美国国家航空和航天管理局(NASA)火星科学实验室于2011年11月26日在佛罗里达州卡纳维尔角发射了“好奇号火星探测车”，定制的HR2000光谱仪是该探测车上的ChemCam仪器的一部分。 　　海洋光学提供了三套标准的HR2000高分辨微型光纤光谱仪，经过设置可以使用激光诱导击穿光谱(LIBS)检测分析火星岩石和土壤成分。ChemCam仪器天线杆组件上安装的激光器可以对9米之外的目标开火，产生一系列的激光脉冲，并收集产生的光用于激光诱导击穿光谱检测。　　 HR2000高分辨微型光纤光谱仪 　　HR2000的传感器、光栅和入口孔径(裂隙)都是可选的，这使得其成为了该航天任务的理想选择。每一个ChemCam光谱仪经过设置都可以检测不同光波长度的基本特征：240-336纳米，380-470纳米和470-850纳米。由于三种仪器的很多正在研究中的组件在不只一个光谱范围具有光谱线，因此三种光谱仪的使用简化了设计，还创造了重复组件。 　　选择HR2000的另一个原因是它的可靠性。可靠性是在无法进行维护的远程太空操作中的必备因素。因为此光谱仪不包含任何可能发生故障的移动组件，因此它可以抵抗太空航行产生的G力。此外，光谱仪经调整可处理极端的温度变化、辐射、撞击以及震动。 　　“好奇号火星探测车”已经被NASA称为“用于火星表面探测的最先进的科学仪器”。由于采用海洋光学仪器，样本分析速度呈立体式增长。在以前的航天任务中，需要花费两三天时间确定单一样本的成分 而ChemCam预计每天可输出12项成分测定。 　　这不是海洋光学仪器第一次进行太空。在2009，公司使用ALICE光谱仪与NASA进行合作，对探测月球上是否存在固态水起到了重要作用。其他NASA的研究者也已经将海洋光学光谱仪用于地球和太空的研究中。

热烈祝贺东华大学使用复享仪器光纤光谱仪在杂志《Journey of material chemistry 》上发表文章，影响因子为5.1，这不仅是东华大学的骄傲，更是复享仪器这家光纤光谱仪、微型光谱仪权威制造商的骄傲。 利用复享光纤光谱仪FX4000+发表的文章 作为复享仪器公司的员工，我们将在光谱行业更加努力，在微型光谱仪、光纤光谱仪及完善的光谱测量系统方面走在科研的前端，为中国的科研和产业的进步做出更多的贡献。

多模光纤成像技术因其超细微型探头和柔性结构带来的灵活性优势，在生物体内成像、工业检测等领域具有广阔的应用前景，获得了业界广泛的关注。目前，多模光纤成像技术主要分为两类，一类通过在光纤远端产生聚焦点进行扫描成像，另一类通过探测光纤近端的散斑场来恢复光纤远端被探测的全场图像。这两种技术途径已有较完善的理论支撑，能得到较清晰的探测图像，但同时也具有一些难以弥补的劣势。例如：受限于空间光调制器、CCD或CMOS器件的刷新速度，成像帧率较低，难以对高速的事件进行成像；结构中包含自由空间光学元件，因此需要精密的光学对准，无法与传像主体集成实现全光纤化，限制了其应用范围；成像波长受限于CCD或CMOS器件的感光光谱范围，限制了其在红外波段的成像能力。上图 高速多模光纤成像系统示意图。a：实验原理图；b：以神经网络进行图像恢复的流程图；c：光纤探头示意图；d：照明光（黄色箭头）侧面注入探测光纤的示意图，信号光（红色箭头）在纤芯中传播；e：探测光纤远端照片，端面通过烧球来更好地聚焦照明光，比例尺500微米。为此，清华大学精密仪器系先进激光技术研究团队基于十多年来在光纤激光器、光纤器件和光纤传感的技术积累，提出了基于多模光纤模式色散和深度学习的高速全光纤化成像技术。该技术采用皮秒脉冲光纤激光照明被测物，利用多模光纤的模间色散特性将被探测图像的空间信息在时域上展开，时域信息通过单像素探测器进行探测，并借助神经网络训练的方法，由一维时域信息恢复出二维图像信息，整体结构和原理如图1所示。图2 被探测图像与其对应的波形和恢复结果该技术通过一个光纤侧面耦合器将皮秒脉冲光纤激光耦合到探测光纤中，然后从光纤的远端出射照到物体上，反射光进入探测光纤后紧接着进入与之连接的一公里长的50/125微米直径多模阶跃光纤中传播。由于模间色散的存在，进入多模光纤的脉冲光会产生分裂形成脉冲串。如图2所示，不同的光纤横模具有不同的群速度，因此在时域上会彼此分离，而这些横模包含了被探测图像的空间信息，通过模式色散便可将被探测物体的空域信息在时域上展开。图3 不同类型图案的成像效果通过超快光电探测器可以获得脉冲串波形，经神经网络模型进行训练后，可以直接从不同的脉冲波形中恢复出被探测图像。图3展示了来自不同数据库中图案的成像效果。该系统的成像帧率主要取决于脉冲光的重频，目前实验中已实现高达15.4Mfps帧率的成像，并实验验证了达到53.5Mfps帧率的可行性。系统在高帧率成像的同时具备连续采集一万帧图像（大帧深）的能力。如果采用重复频率更高的激光照明源，并搭配更快的光电探测器和时域波形采集设备，其帧率可以持续提升。团队所提出的新技术的突出优点是：帧率主要由脉冲光源的重频决定，成像帧率高；全光纤化的系统结构紧凑，细如发丝的探头大大增加了灵活性；单像素成像，探测波段不再受限于可见光，可扩展到近红外、甚至中波红外等其他波段；采集时域信号而非空间分布，抗干扰能力强。该系统在某些高速成像场景中比如体内高速细胞成像，或工业场景下对难以开放系统的内部高速成像检测等领域具有巨大应用潜力。该研究成果近日以“深度学习赋能全光纤高速图像探测”（All-fiber high-speed image detection enabled by deep learning）为题，发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该论文通讯作者为清华大学精密仪器系副教授肖起榕，第一作者为精密仪器系2018级博士生刘洲天。该研究得到了国家自然科学基金资助。 清华大学精密仪器系先进激光技术研究团队学术带头人为系主任、教授柳强，团队以现代化强国建设与国家重大需求为导向，着眼于光电子技术领域的科学与技术发展前沿，围绕固体激光、光纤光学、自适应光学、激光探测等方向，开展基础科学探索、应用基础研究和系统技术研发，全面覆盖高功率激光光源、光束控制、光电探测等技术领域。团队承担国家科技重大专项、国家重点研发计划、“973”计划、“863”计划、重点验证、专项配套型号研究等一系列重大项目，形成了从高功率激光光源到微弱光电信号测控的整套技术链条，具备完整的激光光电和测控技术能力，在相应研究方面取得了重要进展。2018年获批建设光子测控技术教育部重点实验室，2019年入选重点领域科技创新团队。

导语信息关乎一切，为满足信息化数字化支撑新质生产力的创新发展目标和要求，国家层面在算力枢纽、大数据和云计算集群、“东数西算”等工程作了资源调配和长远的规划。用户层面对高质量视频和数据传输需求、对低时延的更苛刻要求、5G技术使用的接入，以及千兆光纤入户规划，对超高速互联网接入的追求似乎永无止境。低损耗光纤的研究正是为了满足高质量的数据接入需求。岛津电子探针通过搭配52.5°高取出角和全聚焦晶体波谱仪，具有高分辨率和高灵敏度的特征，可以为光通信企业及研究院的产品生产、研发、技术突破等方面，如未来的多芯或空芯的研究提供坚实的数据支持。光纤损耗小科普光纤损耗是指每单位长度上的信号衰减，单位为dB/km。光纤损耗的高低直接影响了传输距离或中继站间隔距离的远近，对光纤通信有着重要的现实意义。光纤之父高锟博士提出：光纤的高损耗并不是其本身固有的，而是由材料中所含的杂质引起的。之后，科研人员和光通信企业开始致力于光纤损耗降低的课题研究。根据光纤损耗，把光纤大致分为普通光纤、低损耗光纤、超低损耗光纤三类，其中，&bull 普通光纤衰减为0.20dB/km左右，&bull 低损耗光纤衰减小于0.185dB/km、&bull 超低损耗光纤的衰减小于0.170dB/km。长久以来，国外厂商在低损耗和超低损耗光纤的研究中保持领先地位。现在国内新建主干网络以及骨干网的升级改造中已有大规模低损耗光纤的部署。岛津电子探针的特点岛津电子探针EPMA通过配置统一四英寸罗兰圆半径的、兼具灵敏度和分辨率的全聚焦分光晶体，以及52.5°的特征X射线高取出角，使之对于微量元素的测试更具优势，不会错过微量元素的轻微变化。【注：从微米级别空间尺度产生的元素特征X射线经过全聚焦晶体衍射后还会汇聚到微米级别范围，不会有检测信号的损失，也无需在检测器前开更大尺寸的狭缝，从而具有更高的特征X射线检测灵敏度和分辨率。】【注：高取出角可获得特征X射线试样在基体内部更短的穿梭路径，减少基体效应的影响，即更少的基体吸收更少的二次荧光等，从而具有更高的特征X射线检测灵敏度。】在远距离传输中，由于光纤材料的吸收（材料本征的紫外和红外吸收以及金属阳离子和OH-等杂质离子吸收）和散射、光纤连接以及耦合等方面造成的衰减问题难以避免，低损耗光纤的推出则为解决这一难题提供了新的思路。在骨干网改造、超高速宽带网络的建设过程中，低损耗(Low-loss optical fiber, LL)、超低损耗(Ultra-low-loss optical fiber, ULL)光纤已有大规模部署。我们使用岛津电子探针EPMA-1720测试了两种低损耗光纤。&bull 第一种光纤为单模光纤，纤芯直径10μm，掺杂Ge+F。低损耗光纤元素分布情况测试结果如下：&bull 第二种光纤纤芯为比较高纯度的SiO2，在包层区掺氟降低折射率，未掺杂常规元素Ge。定量元素线、面分布特征分析见以下系列图。超低损耗光纤元素分布情况测试结果如下：结语信息通信是重要的国家级基础设施，通信光纤建设也是重要的民生工程，对高质量数据通信要求都在不断提高。目前骨干超高速400G、800G乃至1T的工程规划都给光通信企业带来机遇和挑战，研发和生产亦是永无止境。岛津电子探针有着高灵敏度和高元素特征X射线分辨率的特性，能够为光通信企业及研究院的产品开发、技术突破等方面提供可靠的检测和分析手段。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

海洋光学的光纤附件、探头和配件可让用户在我们的光谱仪上传输和收集光。从现成的光纤跳线和定制光纤到专门设计的 OEM 附件，您的光纤选项和应用一样多种多样。以下是确保光纤和探头性能可靠、持久的一些技巧。 技巧1：做出明智的选择模块化光谱系统的优异性能取决于各个部分的总和。在选择光谱仪时要注意的方面应与选择光源、取样光学元件、光纤或探头相同。您是否在测量吸光度或反射率？您是否在测量低于 270 nm 的波长，在该波长下紫外线照射会使某些光纤受到曝晒？光纤将放置在您实验的什么位置？样品环境是否具有化学刺激性？确定这些标准将有助于我们指导您找到满足需求并适应样品条件的最佳组件（包括光纤）。技巧2：小心处理光纤连接器和末端如果保养不当，SMA 905 和其他光纤连接器可能会被划伤或损坏，从而影响测量。有时，客户甚至会因端部拉力过猛将连接器或套圈从光纤或探头上意外拉出。由于光纤端部磨损最大，设计了具有额外应力消除和护套保护的末端。但是，在取下端罩时要小心，用一只手握住连接器的光纤，用另一只手拉开端罩。海洋光学XSR 抗紫外老化光纤更进一步，它有一个端罩，用螺丝固定在光纤的末端 -- 无需拉动。技巧3：注意弯曲半径尽管光纤和探头在光谱仪周围移动光，但是这些组件可以承受的弯曲程度是有限的。光纤的弯曲半径表示在光纤发生损坏之前可以承受的弯曲程度。这种损坏程度可能会使光纤衰减和断裂，从而导致更严重的光损耗。这就是为什么定期检测光纤确保光传输的很好方法。光纤断裂，会使光停止传输。海洋光学报告了长时间弯曲半径（LTBR）和短时间弯曲半径（STBR）。LTBR 是存放条件下建议的最小弯曲半径。STBR 是光纤使用期间建议的最小弯曲半径。可见-近红外光、紫外-可见光、SR 和 XSR 光纤的弯曲半径技巧4：避免过热避免超过光纤材料的温度阈值：对于标准光纤，硅纤维的温度阈值为 300 °C，而环氧树脂和 PVDF 管的温度为 100 °C。对于高级光纤，整个组件的额定温度为 220 °C。包括不锈钢 BX 在内的护套可提供更好的保护，但最好咨询您的海洋光学代表，寻求在恶劣环境下的应用帮助。正如一位大学教授最近与我们分享的那样，他大一时化学实验室中的一些海洋光学光纤在初学化学家手中“存活”了 20 年。这些光纤可持续更长时间，但一些学生将这些光纤太靠近他们在测量的本生燃烧火焰，导致光纤护套和 PVDF 管熔化。耐化学性是您应用很重要的另一项标准。避免将光纤浸入可损坏石英、镍、钢、铝或环氧树脂的材料中。在恶劣的样品环境中，选择耐用的护套材料（包括硅胶单线圈或不锈钢 BX）是您不错的选择。定制套筒和套圈是另一种选择。技巧5：记住小东西虽然这并不总是可行，但在不用光纤连接器时，更换光纤连接器的端罩很有用。这有助于防止划伤，避免灰尘和指纹污染。此外，我们建议定期用透镜纸和蒸馏水、酒精或丙酮清洁光纤端部，避免划伤表面。本

B&W Tek最近推出新一代的扩展型InGaAs的NIR光纤光谱仪: BTC262E。它采用了新一代的三级TE致冷InGaAs阵列，可以使检测器温度保持在-25º C以下，大大降低了暗噪声，且无需液氮致冷。更低的致冷温度也就意味着更低的暗噪声和更长的积分时间，从而能大大提高信噪比水平。与常规的一级致冷的扩展型InGaAs阵列相比，其暗噪声水平降低10倍以上，这也就意味着与其他同类商业NIR光谱仪相比，它具有更高的灵敏度，更快的扫描速度。而且能通过连接较长的光纤用于工业在线监测而不必担心其信号在光纤中衰减太大而无法测出。 　　该款BTC262E NIR 光谱仪配有BWSpec™ 软件，能够直接进行近红外光谱测量。BWSpec™ 软件支持Thermo GRAMS/AI OCX控制功能，其DLL开发功能支持LabView® , Visual Basic, Visual C++等程序。通过我们购买公司的光源和光纤探头，可以集成一套完整的近红外光谱系统。 　　该款光谱仪设计紧凑，扫描速度快，能够在几毫秒内准确测量近红外光谱，并且具有非常优异的性能和平易的价格，在原材料检测、过程监测和质量控制方面都有着很广阔的应用领域。 　　扩展型InGaAs阵列NIR光谱仪应用: 　　• 原材料检查 　　• 制药上多晶体检测 　　• 食品中脂肪酸检测 　　• 太阳辐射研究 　　用于近红外检测的更多的光谱仪 　　B&W Tek公司提供标准的用于近红外检测的InGaAs 和 PbS光谱仪，光谱范围覆盖850nm到3000nm。 　　BTC261E是一款采用InGaAs阵列检测器的高性能近红外光谱仪，可用于多种近红外光谱检测应用。标准波长范围900-1700nm。BTC261E采用TE致冷，具有高动态范围和高灵敏度两种操作模式。并提供取样附件和应用支持。 　　BTC500在1000-3000 nm光谱内具有独特的性能，它使用TE致冷PbS阵列检测器，在全近红外光谱内都具有高灵敏度、低噪声、长期工作稳定性。BTC500是一款非常适合实验室和在线NIR检测。客户可以选择标准和更高分辨率配置，定制软件，并提供应用支持。网络编辑必备绿色工具箱，网络编辑之家(www.eastit.cn)提供 　　文章格式化编辑 　　繁简体相互转换 　　文字挑错功能(1000个错别字词库) 　　可定制段前是否空格 　　只需鼠标点击 　　全傻瓜式操作 　　文字挑错实例

由中国仪器仪表学会主办的中国科协前沿高端学术交流活动——“新型光纤传感仪器设备中创新方法应用学术研讨会”于8月20日在北京京仪大酒店隆重召开，清华大学金国藩院士、中国石油化工研究院陆婉珍院士、科技部条财司马晋并处长、科技部条财司郑健博士、中国仪器仪表学会副理事长吴幼华先生及来自高校、研究所、企业的代表共计50余人参加了此次研讨会。仪器信息网作为特邀媒体也参加了此次研讨会。 　　图一 研讨会现场 　　研讨会由金国藩院士主持。首先中国仪器仪表学会副理事长吴幼华先生致欢迎辞，他表示很荣幸负责主办此次科协前沿的高端学术交流活动，并且对参会的来宾表示感谢，预祝此次研讨会能够圆满召开。 　　图二 清华大学金国藩院士 图三 中国仪器仪表学会副理事长吴幼华先生 　　随后科技部条财司马晋并处长作了题为《创新方法与仪器创新》的报告，报告就以下三方面进行了介绍：一、方法研究与自主创新的一些认识。方法研究是科学仪器创新的重要源泉，也是科学仪器创新促进成果转化的必然选择，目前我国存在科学仪器研发与应用脱节的情况，由此阻碍了创新仪器的推广。二、自主创新方法的工作。近年来，科技部联合多部委大力推进自主创新方法的工作，并且在财政部的支持下建立了“创新方法专项基金”重点支持科学仪器设备新原理、新方法、新技术研究，力争催生一批原创性科学仪器设备 支持科学仪器设备成果产品针对具体领域的应用方法研究，拓展现有科学仪器的应用范围。三、围绕自主创新开展的主要工作的设想。　　　　 图四 科技部条财司马晋并处长 　　复旦大学贾波教授就光纤传感技术研究及基于此技术的仪器设备进行了介绍。贾教授认为光纤传感技术具有分布式传感、长距离、无辐射、抗电磁干扰、无源等优势，可以在军事、基础建设、基础设施安全、公共安全及地震等突发灾害预警等领域应用，前景十分广阔。贾教授所带领的团队在科技部创新方法专项的支持下，已经开发出全新的光纤振动传感技术，并且已经开发出相关的应用产品，如高g值加速度测试仪、舰船光纤振动监测系统、光纤语音监听系统、通讯干线监控系统及光纤周界安防系统等，目前这些设备已经投入到军队、地质、奥运会花游比赛等领域的应用中。最后，贾教授呼吁，希望有更多有此方面需求的用户与其联系，使他们能够将技术应用到实际中，更好地完善技术。　　 图五 复旦大学贾波教授 　　天津大学刘铁根教授作了《新一代光纤智能传感网语关键器件基础研究》的报告。报告就课题研究的依据、光纤传感的发展方向与趋势及光纤传感关键科学问题研究等内容进行了介绍。光纤传感理论与技术分为三方面：1、光纤传感器 2、光纤传感技术 3、光纤传感网。目前，三项技术都有各自的瓶颈的问题。课题的总体目标是实现光纤传感技术在国家安全、重大工程及生物制药领域的应用。构建分立式光纤智能传感网和连续分布式光纤智能传感网2个实验平台。　 　图六 天津大学刘铁根教授 　　最后来自企业的代表杭州聚光科技的闻路红博士就其企业基于光纤传感技术的产品进行了介绍，并就企业自身的经验介绍了产学研方面的问题。　 图七 杭州聚光科技的闻路红博士 　　报告结束后，与会代表们就新型光纤传感技术及仪器进行了热烈的讨论。讨论的焦点在：如何将此技术及设备应用于石油传输管道中，以防止偷油行为 如何解决外界因素对光纤传感的干扰，解决误报率的问题 能否将光纤传感技术与传统的光学仪器相结合等。

2011年11月29日 14:30-15:30，海洋光学在仪器信息网上成功举办了“微型光纤光谱仪在宝石鉴定中的应用”在线语音研讨会，对此次报名关注的近100名观众，海洋光学致以最诚挚的感谢。本次研讨会主要介绍了基于海洋光学光谱仪进行反射测量的全波长光谱分析仪------GEM-3000珠宝检测仪。通过快速有效地检测数百种珠宝的光谱反射特征曲线，对比标准珠宝谱图来判定珠宝样品是否染色及真伪。相对于传统光谱法检测珠宝，GEM-3000具有检测速度快，可对任意形态任意大小样品做无损检测，长波紫外检测稳定性好的特点，特别适用于珠宝质检机构及珠宝商用于金珍珠、黑珍珠、红珊瑚、钻石、蓝宝石、翡翠等珠宝的真伪鉴定。填补了珠宝行业目前无法无损检测金珍珠和黑珍珠的空白视频回放请点击：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInfo.asp?infoID=30512月海洋光学还将以开展分别以太阳能模拟器、拉曼光谱仪、膜厚测量、球\平面光学器件测试系统为主题的在线研讨会，了解最新信息请关注：http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20111202/3683816/如果您想进一步了解光纤光谱仪及其应用，如果你有更好的建议和意见希望和我们分享，请关注我们的论坛：http://bbs.instrument.com.cn/forum_653.htm 总部位于达尼丁,佛罗里达的海洋光学是世界领先的光传感和光谱技术解决方案提供商，为您提供测量和研究光与物质相互作用的先进技术。自1989年以来，已有近200,000台海洋光学的光谱仪被应用于各行各业。海洋光学拥有庞大的产品线，包括光谱仪、传感器、光纤、薄膜和光学元件等等。 更多详情，请点击www.oceanopticschina.cn

10月31日，国家科技部正式下发文件(国科发财[2013]636号)，支持66个国家重大科学仪器设备开发专项项目立项。由天津大学作为项目牵头单位，精密仪器与光电子工程学院刘铁根教授作为项目负责人的&ldquo 光纤力热复合测试仪开发和应用&rdquo 获得正式立项批复。该项目开发周期为4年，项目总经费预算为1.0026亿元，其中国家科学仪器设备开发专项经费资助5288万元。 　　2011年7月，国家科技部会同国家财政部正式启动并组织实施《国家重大科学仪器设备开发专项》，旨在贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》，支持重大科学仪器设备开发，提高我国科学仪器设备的自主创新能力和自我装备水平，支撑科技创新，服务经济建设和社会发展。 　　本项目在以刘铁根教授为首席科学家的国家973计划项目&ldquo 新一代光纤智能传感网与关键器件基础研究&rdquo 成果基础上，将着力开展光纤力热复合测试仪的工程化开发和产业化推广。通过系统集成、软件开发和应用开发，丰富仪器功能，优化技术方案，形成具有自主知识产权、功能健全、质量稳定可靠的光纤力热复合测试仪产品，为我国航空航天等工程提供测试技术支撑。项目共有23家参研单位，除天津大学一家高校外，其余均为企业、科研院所，为仪器的工程化和产业化奠定了良好基础。该项目的立项，标志着天津大学光纤传感领域研究水平再攀新高，显示天津大学在仪器仪表领域内的雄厚实力,同时也将为天津大学产学研合作探索出一条新路。 　　项目负责人刘铁根教授，是天津大学光学工程国家重点学科学术带头人，国家973 计划项目首席科学家，2012 年度全国优秀科技工作者，2010年度天津市劳动模范，享受国务院政府特殊津贴。长期从事光纤技术和光电检测等领域的研究和教学工作，以第一完成人获得天津市技术发明一等奖、中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖和教育部科学技术进步奖一等奖。发表论文210 余篇，其中SCI、EI 检索近115 篇。申请国家发明专利40 余项，其中授权15 项。以起草组组长身份主持制定国家军用标准《光纤气体传感器测试方法》。此外，刘铁根教授还是光电信息技术教育部重点实验室(天津大学)主任，全国仪器仪表学会光机电集成分会理事长和中国光学学会光电技术专业委员会副主任。

成果名称 惯性寻北仪专用光纤陀螺关键技术及制作 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 □研发阶段 □原理样机 □通过小试 □通过中试 &radic 可以量产 成果简介： 采用光纤陀螺作为核心部件的惯性寻北仪是一种自主指示方位的高精度惯性仪器，利用它可以测得的地球自转角速率值及加速度计测得的陀螺仪与水平面夹角，从而得到载体的基线与真北方向的夹角。光纤陀螺仪是陀螺仪家族中的新星，它是全固态系统，没有任何运动部件，因此具有耐冲击、抗振动、工作寿命长、维护成本低等一系列优点。这些都是其它传统陀螺仪无法比拟的。光纤寻北陀螺测斜仪是一种新型的测量井斜的数字化仪器，可广泛应用于工程、水文、水电、煤矿、冶金、油田、地质等测井领域。主要针对磁性矿地区及在钢铁管类钻管中测量钻孔斜度和方位而设计。 本项目的主要研究内容是：采用全光纤结构研制高精度的寻北陀螺仪，这项技术填补了国内的空白，具有国际领先水平。研究与开发内容包括：1）光纤陀螺仪总体设计；2）光路设计及制作；3）电路设计及制作；4）DSP系统设计及调试；5）软件开发及调试；6）光纤陀螺仪系统联调；7）光纤陀螺仪性能指标测试评估、优化。目前项目已成功制得多个样机，并在国内7家单位以及英国、挪威的石油、地质勘探仪器制造企业得到应用，产生了良好的经济效益和社会效益。 应用前景： 光纤陀螺仪是陀螺仪家族中的新星，它是全固态系统，没有任何运动部件，因此具有耐冲击、抗振动、工作寿命长、维护成本低等一系列优点。本项目采用全光纤结构研制高精度的寻北陀螺仪，这项技术填补了国内的空白，具有国际领先水平。

2014年5月1日和2日，在中国科学院南京天文光学技术研究所召开了泰国阶梯光栅光纤光谱仪的出所测试验收会。来自泰国国家天文研究所（NATIONAL ASTRONOMICAL RESEARCH INSTITUTE OF THAILAND）的Suparerk，David和Christophe等专家们参加了此次验收会。 　　会上，南京天文光学技术研究所项目组详细介绍了光机系统的设计方案、研制过程和各项性能测试结果,讨论了包装运输方案，会后进行了光谱仪光机性能的现场测试。与会专家进行了认真的讨论，一致认为光谱仪各项指标满足设计要求，同意出所验收。 　　该台光谱仪将安装在泰国国家天文台2.4米光学望远镜上用于进行科学观测。在该科学仪器研制过程中，中泰双方研究所建立了良好的合作关系。泰国方面派专家参与了光谱仪调试和测试的全部过程，并计划在将来继续派员工前来工作学习，泰方专家表达了希望能在天文技术研究的更多方向上和南京天文光学技术研究所开展合作研究。 出所测试验收会现场 泰国阶梯光栅光纤光谱仪研制项目组主要成员

一个企业，用五年的时间搞研发，在这期间企业没有一分钱的销售收入，却陆续投入了将近一千万元研发资金，最终成为了市场上的赢家，这就是新疆富科思生物技术发展有限公司(简称富科思)创造的神话。 　　2009年12月29日，记者采访了该公司副总经理吴坚，了解到富科思背后的故事。 　　联姻：近水楼台先得月 　　2002年，对于富科思来说是不寻常的一年。 　　这一年，新疆医科大学专家陈坚、李新霞等科研人员研制出光纤药物溶出度实时测定仪。这个仪器的诞生，成为检验药物的划时代变革。 　　吴坚介绍，过去检测药物的溶出度和释放度主要依靠手动的检验仪器。质检人员要经过复杂的检测程序，花费大量时间，才能检测出一片药剂的药物溶出度和释放度。 　　光纤药物溶出度实时测定仪却可以同时测6片药剂，药剂一旦投入检测仪中，检测仪就会自动操作，检测过程中，与测定仪连接计算机会实时显示药物在每一个时段的曲线变化，几秒钟就能打印出数据分析报告。别小看了这份曲线图，药物的工艺是否合格，溶出与释放是否达到要求，质检人员都依靠这份曲线图进行判断。 　　对于这样好的科研成果，自治区科技厅急于给其找到一个好“婆家”。 　　自治区科技厅想到了新疆驰达电气发展有限公司(简称驰达)，该公司主要致力于电表等仪器制造，它在仪器制造方面颇有实力。 　　吴坚说，自治区科技厅给光纤药物溶出度实时测定仪找“婆家”时，还有一个小插曲。当时还有上海的一家资质雄厚的企业也看好这个科研成果，也想做这个项目，但是自治区科技厅考虑这是咱们新疆的科研成果，如果在本地生产能促进新疆企业的发展。于是新疆医科大学与驰达结下了“姻缘”。吴坚开玩笑地说，我们占了“近水楼台先得月”的便宜了。 　　蓄势：资金雄厚保研发 　　为了专门研制光纤药物溶出度实时测定仪，驰达迅速抽调公司技术和管理骨干，投入资金300万元成立了现在的富科思。同时，企业花费20万元，获得了光纤药物溶出度实时测定仪的专利权。 　　但有了专利权并不能马上进行工厂化生产，因为它毕竟只是实验室成果，和产业化生产还有很大距离，这也成为专家们的又一新的研究课题。 　　企业要生存，就必须要见效益。尽管如此，富科思却并不急于冲进市场。吴坚说，“我们头五年没有一分钱的收入，相反，每年公司都投入大量的资金用于研发。”据介绍，五年来该公司相继投入近1000万元，用于光纤药物溶出度实时测定仪的工厂化生产研制。 　　五年的时间，富科思除了不断投入资金，还承担“十一五”国家科技重点支撑项目、国家科技型中小企业技术创新基金资助项目、自治区科技型中小企业技术创新基金资助项目等多项科技攻关项目。这些项目的实施，不断完善了光纤药物溶出度实时测定仪，将实验成果变成了产品，进一步实现了产业化进程。 　　吴坚说：“这其中有自治区科技厅、自治区信息产业厅等单位的大力支持，他们的支持是我们的动力。” 　　五年的日日夜夜，富科思在员工们不断的努力，不断的研发中发展壮大。 　　现在公司拥有1000余平方米的中试车间，建成年生产能力200台的流水线。 　　试水：厚积薄发创佳绩 　　从2007年成功实现产品化到2009年，富科思的销售收入逐年递增。 　　2007年，该企业生产的光纤药物溶出度实时测定仪销售了20台，实现销售收入424.2万元，利润232.9万元 2008年销售仪器32台，实现销售收入720万元，利润368.2万元。2009年，该公司再次销售30余台仪器。目前，该仪器已被应用于国内多家省市级药品检验所和军队后勤系统药检所。 　　在销售仪器时，企业动了许多心思。 　　该企业当年成产了20余台仪器，每台的市场价定在30余万元。昂贵的价格使许多客户望而却步，为了能消除客户的疑虑，富科思总经理刘欢决定，公司生产的20余台仪器提供给北京、江苏、上海、广州等较为发达的省市药检所免费试用，一年后再谈销售。这种销售方式，让90%的客户折服。 　　吴坚说：“光纤药物溶出度实时测定仪2010年将编入中国《国家药典》，成为药物质量的标准检测仪器，富科思公司生产的产品市场前景更加广阔。全国有上千家制药厂，上百家质检所，这些单位都要有药物检测仪器。有了这样的市场预期，我们注定会成为市场的大赢家。”(新疆科技报) 富科思公司研发的药物溶出度分析仪为国内首创 　　2006年底，新疆富科思生物技术发展有限公司技术总监陈坚从北京带回好消息：富科思作为西北地区唯一中标“十一五”国家科技支撑计划重大项目课题的单位，获得了科技部210万元资金支持。 　　2002年，新疆弛达电器发展有限公司同新疆医科大学产学研相结合，成立高科技企业——新疆富科思生物技术发展有限公司。公司成立后，经过技术总监、新疆医科大学博士生导师陈坚教授和科研人员的共同努力，成功研发了具有自主知识产权、光机电一体化的“光纤传感药物溶出度分析仪”。 　　陈坚告诉记者，“光纤传感药物溶出度分析仪”是一种快速检测药物、食品安全的精密仪器，对含“苏丹红”、“孔雀绿”的问题食品、假冒伪劣药品等都可快速检测。可用于药检、商检、刑侦等机构进行药物制剂的药品标准分析、仲裁检验和现场快速检验，药物品种真伪鉴别，毒物分析等 可用于医药及化学工业，进行药物生产工艺考察，新药研发的生物等小型研究，生产过程中间体、杂质及产品的现场检测，药物稳定性研究等 还可用于药学和临床医学教学和科研机构，进行药物配方筛选和新药研发，化学动力学、光或酶催化动力学等研究。2005年8月15日，国家药典委员会专家检测鉴定认为：该仪器为国内首创，技术性能水平与国际先进同步。专家们惊呼：“没想到新疆能把这样的精密仪器研发出来。” 　　2006年9月7日，国家药典委员会通过了仪器的国家药检行业准入鉴定，认定为国家药物检测标准仪器。 　　陈坚教授介绍说，项目实施期内计划产业化生产销售80台，到项目完成的2008年12月，实现销售收入2735万元，利润1084万元，缴税总额656万元。项目完成后2年达到标准生产能力，以每年150台的规模进行生产销售，3年中可累计实现销售收入12991万元，利润5042万元，缴税总额3098万元。经多家单位调研，该仪器国内市场需求近5000台，按市场售价每台40万元、市场占有率50%计算。(中国新闻网)

9月27日，大连理工大学公示了其10月份的仪器设备采购意向，总预算金额5568.00万元人民币，采购凝胶渗透色谱系统、台式X射线衍射仪、差热分析仪、热重分析仪等仪器设备。序号采购项目名称采购需求概况预算金额(万元)预计采购日期1近代物理实验平台详见项目详情 51.522024年10月2光纤通信综合实验及信号解调实验设备详见项目详情153.002024年10月3电学及热学实验平台详见项目详情53.082024年10月4激光诱导击穿光谱教学设备详见项目详情204.002024年10月5光学实验平台详见项目详情52.402024年10月6三维激光内雕实验设备详见项目详情52.002024年10月7电感耦合等离子体综合分析装置详见项目详情102.002024年10月8高真空环境获得及测量综合实验装置详见项目详情102.002024年10月9多功能（磁控辉光放电）等离子体综合实验平台详见项目详情54.002024年10月10自主导航搬运机器人教学竞赛创新平台详见项目详情50.002024年10月11无人机集群编队实践平台详见项目详情210.002024年10月12具身传感与智能实践平台详见项目详情110.002024年10月13室外机器人集群实践平台详见项目详情80.002024年10月14机器人动作捕捉实验平台详见项目详情90.002024年10月15高性能算力节点详见项目详情112.002024年10月16人工智能评测设备详见项目详情70.002024年10月17高密度FPGA评测设备详见项目详情130.002024年10月18落锤试验机详见项目详情55.002024年10月19陆空两栖机器人环境试验模拟系统详见项目详情51.002024年10月20凝胶渗透色谱系统详见项目详情52.002024年10月21台式X射线衍射仪详见项目详情76.002024年10月22差热分析仪详见项目详情51.002024年10月23热重分析仪详见项目详情51.002024年10月24光谱测试设备详见项目详情80.002024年10月25紫外/可见/近红外分光光度计(配积分球)详见项目详情54.002024年10月26三重四级杆串联液质联用仪详见项目详情135.002024年10月27台式扫描电子显微镜（配EDS）详见项目详情95.002024年10月28自动电位滴定仪详见项目详情80.002024年10月29多通道微弱电信号测试仪详见项目详情85.002024年10月30全自动称量装置详见项目详情180.002024年10月31多功能真空镀膜机详见项目详情102.002024年10月32多通道动态光纤光栅综合实验及光纤传感测量解调实验设备详见项目详情153.002024年10月33自动发酵系统详见项目详情100.002024年10月34陆空两栖机器人和相机系统详见项目详情102.002024年10月35工程力学专业实验教学平台详见项目详情70.002024年10月36复合材料损伤探测仪详见项目详情60.002024年10月37水下采样机器人详见项目详情55.002024年10月38材料与构件的高低温疲劳实验平台详见项目详情52.002024年10月39材料与构件低频疲劳与断裂力学实验平台详见项目详情52.002024年10月40无人机检测力学3D表征实验系统详见项目详情52.002024年10月41发动机模型详见项目详情50.002024年10月42生物3D打印机详见项目详情156.002024年10月43电液伺服多工况疲劳试验机详见项目详情52.002024年10月44三维全场应变测量系统（2套）详见项目详情106.002024年10月45金属微纳形貌扫描电镜详见项目详情58.002024年10月46红外技术材料损伤诊断系统详见项目详情51.002024年10月47航空材料及结构多场疲劳断裂力学性能实验与分析教学平台详见项目详情51.002024年10月48复杂力学装备光学应力测试系统详见项目详情104.002024年10月49飞行器多材料多梯度成型及试验平台详见项目详情51.002024年10月50超声探伤仪详见项目详情52.002024年10月51微纳卫星部组件环境适应性试验高真空维持系统详见项目详情51.002024年10月52AIGC学习实训与虚实结合仿真实训平台详见项目详情162.002024年10月53多模态复合机器人及“人工智能+”多元化科研创新平台详见项目详情155.002024年10月54鲲鹏大数据综合实训平台详见项目详情168.002024年10月55基因测序仪教学系统详见项目详情160.002024年10月56等离子体诱变育种仪详见项目详情65.002024年10月57全自动微生物鉴定仪详见项目详情100.002024年10月58原位过程分析系统详见项目详情98.002024年10月59液滴微流控细胞分选仪详见项目详情185.002024年10月60高通量菌株构建系统详见项目详情174.002024年10月

从1992年Mike Morris发明世界上第一个微型光纤光谱仪至今已经24年了，各个行业已经开发了数以千计的应用。广阔的市场前景吸引了越来越多的公司，包括仪器仪表行业的大公司都开始参与到这个领域的竞争。　　微型光纤光谱仪可以应用于哪些领域?　　第一， 光谱仪可以分析各种光源发出的光，这些光源包括太阳，LED, 激光，平板显示器件，等离子体，气体放电，火焰燃烧，受激发光，化学发光等等基于各种原理的发光体。　　第二， 光谱仪可以分析光与各种物质相互作用后的光，相互作用后的光一般都含有与物质微观结构有关的丰富信息。在这里光可以看成是探索物质微观结构的“探针”，因此，微型光谱仪通常被列为光学传感类(optical sensing)。　　第三， 由于微型光谱仪的体积小，所以适合于便携，手持，现场，在线，原位，活体，非破坏性应用场合。由于光纤的使用，所以适合在有害环境下(包括化学，生物，放射性)进行远程测量。由于微型光谱仪内无移动部件，可靠性高，因此，适合于工作在环境恶劣的工业现场。由于采用探测器陈列，可一次获得全光谱，测试速度快，因此适合需要高速测量的应用，例如工业在线检测，化学反应动力学监测。　　由于微型光谱仪应用领域非常广，在如此短的篇幅内无法详细列举所有的应用。以下，我们就当今社会最关注的领域中比较成功的应用案列进行分析：　　环保行业：　　-燃煤电厂烟气排放监测系统用于监测电厂在脱硫和脱硝之后对于大气的排放废气中SO2，NOx的含量。　　这基于气体紫外吸光度测量的原理，看似简单，但是在解决实际问题时，必须要克服一些具体困难。由于实际应用中的待测气体样品中有颗粒物存在，如何将颗粒物对光的散射引起光的能量损耗扣除掉,以获得准确的浓度值?1970年代德国科学家Ulrich Platt在研究大气紫外吸收时，发现颗粒物散射谱随波长变化慢，气体分子紫外吸收谱随波长变化陡峭，因此对光谱进行微分，再进行数字滤波，将低频分量滤去，就可以将散射的影响扣除，这就是著名的DOAS技术(Differential Optical Absorption Spectroscopy)。由此可见，应用研究的重要性。　　-对于地表水的有机物综合指标的监测　　有机物综合指标是指化学需氧量(COD)，生化需氧量(BOD)，总有机碳(TOC)，高锰酸盐指数(CODMn)，总磷(TP)，总氮(TN)，多环芳烃(PAHs)。分析地表水的有机物综合指标的困难在于，第一，这不是由单一化学组分决定的，而是由水中大量化学组分的综合效果 第二，水体中除了有机物之外，还有许多其它的干扰因素，譬如泥沙，会影响测量结果的准确度。　　不少地方仍然采用化学滴定方法检测，这种方法虽然准确度高，由于需要采用化学试剂会对水体造成二次污染，而且设备复杂，测试所需时间长，运行费用高。　　采用紫外吸收光谱技术，通过对大量水样建模和多变量化学计量学分析，可以获得有机物综合指标。但是实际的水样中总会含有泥沙，泥沙含量较高时，这些无机物也会使透光量减少，探测器无法区分透射光强度减少，究竟是被有机物吸收了，还是泥沙的散射引起透光量的减少，从而带来误差。而且，在有机物含量较少时，测量误差较大。浙江大学的吴铁军教授发现如果加用荧光光谱测试，由于无机物是不会产生荧光的，因此，融合荧光光谱和紫外吸收光谱的数据，就可以扣除无机物的影响。这种创新的方法可以用一台仪器同时测量出上述七个水的有机物污染的综合指标。　　这个案例告诉我们，在分析复杂体系时，基于多变量化学计量学的算法和建模是极端重要的。　　食品安全　　-水，土壤和鱼的汞超标　　由于环境污染体现在地表水和土壤的汞超标，汞又特别容易在生物组织中积累，譬如鱼类。摄入过量的汞会影响人的神经系统，儿童的发育生长。全球140个国家都对食品中汞的含量有规定。现有的分析方法非常耗时并只能在实验室使用。　　美国Jackson州立大学发明了一种基于纳米材料表面能量转移技术NSET(Nanomaterial Surface Energy Transfer)的检测微量汞的便携式仪器。NSET技术原理如下，当罗丹明B(RhB)分子吸附在胶体金纳米颗粒时，胶体金纳米颗粒会使RhB荧光焠灭，当有Hg2+离子存在时，RhB会从纳米金颗粒表面释放,与汞离子结合，并在532nm激光激发下开始发荧光，荧光的强度与Hg2+离子浓度成正比。(见图2)这种方法检测灵敏度很高，汞的检测线0.8ppb,美国环境署水中汞含量的标准为2ppb.并能检测鱼组织中的汞，达到美国环保署0.55ppm的要求。图1 吸附在纳米金颗粒表面的罗丹明RhB，它的荧光强度与待测样品中汞的浓度成正比　　这个案例中检测汞的原理就不那么直截了当，待测物汞本身并不能受激发荧光，而当汞离子与罗丹明RhB结合时，RhB充当标记物(marker)的角色，另一方面，利用了纳米金颗粒能使RhB荧光焠灭的特性。　　-检测奶粉中的微量三聚氰胺　　采用表面增强拉曼光谱技术SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy),在785nm激光的激发下，待测的三聚氰胺的分子在基于纳米金颗粒的SERS芯片上，在激光强电磁场的作用下，与纳米颗粒表面的等离子激元发生谐振，拉曼光谱的强度被大大增强。(见图2)采用便携式拉曼光谱仪和SERS芯片三聚氰胺的检测限可达到12ppm。图2在打印的SERS芯片表面增强拉曼光谱与三聚氰胺浓度的线性关系　　拉曼光谱技术，由于拉曼信号特别微弱，所以只适合应用于分析浓度较高的物质主成分。由于纳米材料科学，表面物理科学，激光技术的发展，才使SERS技术逐步进入应用阶段，用于分析痕量物质。不断提高测量的重复性，稳定性，降低SERS芯片的价格，使更多的应用领域用得起SERS技术。　　-鉴别假冒的初榨橄榄油　　常用的方法是观察油的颜色，但是在不同光线下显示的颜色是不同的，而且造假者会用叶绿素或b胡萝卜素去调节油的颜色去靠近真品的颜色。用低档橄榄油或者葵瓜子油，菜油稀释初榨橄榄油都可以用便携仪器进行吸光度测量方法鉴别。　　正是由于光纤光谱仪的便携性和快速，使其得以应用在仓库，海关现场快速验货。图3 不同比例的低档橄榄油稀释初榨橄榄油对于吸光度的影响　　-对食品内黄曲霉素的快速检测　　发霉和变质的粮食，花生，坚果含有致癌的黄曲霉素。现用的主流技术有液相色谱仪HPLC，　　液相-质谱联用仪LC-MS。这些技术只能在实验室用，并且设备昂贵，分析时间长，还要用大量化学溶剂，污染环境，操作和维护保养麻烦，需专业人员操作。也有用酶联免疫分析技术(ELISA)，这种方法测量精度不如HPLC，并经常会报告假阳性。　　因此，急需一种可以在现场快速筛检的设备。英国的Ray Coker博士发明了一种基于紫外荧光光谱的技术，先将样品进行预处理，使待测毒素分离，富集，然后用紫外荧光光谱分析，在365nm LED光源激发下，测量其荧光，并采用专利的算法，一次同时测得4种黄曲霉素(B1,B2,G1,G2,M1)和赭曲霉素A，其检测限1ppb,即零点几ppb，满足最严格的欧盟标准,可与HPLC比拟。这种方法其实还可以成为快速检测的平台，包括病原体检测，贝类毒素检测，兽药残留检测，动物饲料中真菌毒素检测，假药甄别检测，农药残留检测，MRSA(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌检测。　　该案例的技术难点在于样品预处理，如何从成分复杂的待测食品样品中将微量待测物萃取，分离，富集，第二，如何挑选出具有高度特异性的抗体，使自身不会发荧光的毒素与标记物(marker)可以用荧光技术来检测 第三，如何从光谱数据提取出有用信息的算法。　　-食源性致病菌的快速检测　　检测食品中的致病微生物，现行的方法，譬如检测细菌的金标准方法“平板计数法”(Culture Plating)，虽然准确，但是分析所需时间太长，需要2-3天。其它的方法，例如酶联免疫吸附测定法ELISA,虽然速度快了，但是灵敏度不高。聚合酶链式反应法PCR方法，虽然速度快了，灵敏度也高一些，但需要复杂的核酸提取过程。总之，需要一种快速，灵敏，准确，特异性强的检测方法。　　食品是一个成分复杂的物质，我们需要分析其中微量的细菌，首先要解决的问题是如何从复杂的背景中提取并富集这些待测的细菌 第二，按照国家标准，允许存在的细菌浓度必须很低，因此要求检测方法的灵敏度很高 第三，实际上，食物中很可能同时存在多种细菌，因此检测方法一定能够同时，分别检测出多种目标物。　　美国阿肯色大学生物与农业工程系Yanbin Li教授团队近年来利用免疫纳米磁珠与免疫量子点对食源性致病菌进行快速检测。同时检测李斯特菌，沙门氏菌，大肠杆菌，检测下限可达到101 CFU/ml。(见图4) 图4(a)纯细菌样本的荧光光谱 (b)含致病菌的牛肉样本的荧光光谱　　其基本原理是利用免疫检测方法，即先用第一抗体去修饰纳米磁珠，形成细菌-免疫磁珠复合体，在与样品均匀混合时，抗体就会与样品中的目标细菌进行免疫反应，在强磁场作用下，这些被免疫磁珠抓住的细菌就会被吸附到磁极，从而实现了细菌从复杂的背景物中分离。但是抓住细菌的磁珠不会受激发射荧光。我们知道量子点是可以受激发光的，如果用被第二抗体修饰的量子点作细菌的标记物，就可以通过测量量子点发出的荧光强度来间接测量细菌的浓度。利用抗体的特异性，即不同的抗体专门去抓不同的细菌。再利用量子点发光的波长取决于量子点的大小的特点。就可以通过对于荧光光谱相应的波峰强度测量，同时测量不同细菌的浓度。　　生命科学和医疗诊断　　-核酸，蛋白质分析　　对核酸和蛋白质进行定量分析是现代生命科学实验中最基本的工具。　　紫外吸光度方法是测量核酸浓度最常用的方法之一。核酸包括：DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)。它的基本组成是核苷酸。核苷酸又是以含氮的碱基，戊糖和磷酸组成。五种碱基包括嘌呤和嘧啶。碱基上苯环的共轭双键在紫外波段有强吸收，最强的吸收峰在260nm。核酸浓度与波长260nm的吸光度成线性关系，这就是用紫外吸光度方法测量核酸浓度的基本原理。核酸样品中如果含有蛋白质，蛋白质的紫外吸收峰在波长280nm，但是蛋白质在280nm的吸光度只有核酸在260nm的吸光度的1/10，利用样品在这两个波长的吸光度比值，可以得到核酸的纯度。　　核酸，蛋白质这类生物样品的量常常很小，甚至在mL量级，微量样品的采样在技术上是一个难点。美国热电公司的NanoDrop2000型紫外/可见分光光度计巧妙地利用表面张力的原理，将待测样品液滴置于连接光源的光纤端头和连接微型光谱仪的光纤端头之间，形成待测样品液柱。利用这种采样技术，可以不用稀释样品就可以测量高浓度的DNA样品，对于双链DNA样品，可测的浓度可高达15000ng/ml。　　该仪器还可以利用蛋白质在280nm的吸收来测量蛋白质的浓度。这是由于蛋白质分子结构中含有芳香族氨基酸，而芳香族氨基酸(主要是酪氨酸和色氨酸)的紫外吸收的峰值位于280nm。　　蛋白质实际测量中遇到的问题是待测样品中常常含有其它化学试剂的残余，而这些杂质对紫外吸光度测量有干扰，影响测量的准确性。因此就在对蛋白质的各种性质研究的基础上，发展了各种其它的测量方法，以摆脱杂质对测量的干扰。例如蛋白质和染料的结合，蛋白质和铜离子的络合反应?　　同样这一台工作在紫外/可见波段的分光光度计NanoDrop，基于不同的原理，还可以在不同的波长用于蛋白质定量分析。譬如，Bradford法测蛋白质，这是基于让染料分子(考马斯亮蓝G250)与蛋白质结合成复合体,该复合体在595nm有最大吸收峰，这种方法的好处是待测蛋白质样品中可能含有的K+,Na+,Mg2+,(NH4)2SO4,乙醇等杂质不会干扰蛋白质测定。BCA法则是利用蛋白质的化学性质，即在碱性条件下蛋白质可以与Cu2+发生络合反应，并将Cu2+还原为Cu+，而BCA (bicinchoninic acid)则会与Cu+反应形成稳定的复合物，它的吸收峰在562nm。这就是BCA法测量蛋白质的原理。　　-紫外荧光光谱是研究蛋白质组分，构象的强大工具。　　实验发现大部分蛋白质中有三种氨基酸残基具有内源性荧光的特性，它们分别是：色氨酸tryptophan (Trp), 酪氨酸tyrosine (Tyr) and 苯丙氨酸phenylalanine (Phe)。但是，实验中常用的是Trp和Tyr的内源性荧光，主要是因为这两种氨基酸的残基的荧光的量子效率比较高，所发出的荧光信号较强。Phe受激荧光的量子效率较低，激发波长在257nm。如果采用波长为280nm的激发光，由于Trp和Tyr的激发波长比较接近(分别为280nm，274nm),因此Trp和Tyr会同时有荧光信号。如果想选择性地只激发Trp，则可以采用295nm激发光源。　　实验进一步发现，氨基酸残基的內源荧光的强度，峰位对于氨基酸的组分和构象状态十分敏感。这是因为在蛋白质分子处于自然折叠状态时，Trp和Tyr被包裹在蛋白质的中心位置。而当采用升高温度，采用尿素，盐酸胍，或者调解pH值等方法，使得蛋白质展开(图6A)。原先在折叠状态下埋在里面的疏水核心就暴露在溶剂中。Trp和Tyr就暴露在周围的环境中，它的荧光发光特性发生变化(图5B)　　图5 用Trp的荧光来监测蛋白质的构象状态。图6A中Trp是用红点和红色字母w表示，在蛋白质处于自然折叠的状态下Trp被埋藏在疏水的环境中，展开后则暴露在溶剂的环境中。图5B，在自然折叠状态下Trp处于疏水状态下，荧光强 反之，在展开状态下，Trp暴露在溶剂中，荧光强度下降。　　实验还发现Trp残基的荧光峰值的波长与周围的溶剂有关，发生Stoke位移。　　研究蛋白质的分子折叠和展开有什么应用价值?有些疾病与人体内蛋白质分子的构象状态有关. 譬如, 有些退行性神经病变，就与蛋白质分子的展开有关，因此蛋白质的荧光光谱有时可用于退行性神经病变的诊断。　　-医学诊断　　一般而论, 采用光纤光谱仪作为医学诊断的手段有两个优点. 一个优点是非侵入性, 第二个优点是体积小, 仪器方便携带, 因此, 可以部署在病床边上, 县以下的基层诊所, 战地，出诊.　　以下举一些例子.　　基于吸光度和荧光技术的血样，尿样在生化分析仪器在医院的分析实验室几乎处处可见，现在可以做得更小，更便宜.　　对于皮肤癌，乳腺癌可以对人体组织活体(in vivo)用拉曼光谱或反射光谱技术进行诊断.　　黄疸病对于新生儿是常见的，而且无害，但是，对于早产婴儿则有造成大脑损伤的危险。因此，需要密切监测血液中胆红素的浓度。现行的方法是针刺婴儿的脚跟取血样，然后送实验室进行生化分析，大约需要一个小时，每日三次。如果对新生儿脚底皮肤用光学方法，通过反射谱测量，立即可以分析得到血液中胆红素的浓度，可以比现行的方法更快地诊断黄疸病，并使婴儿免受脚跟针刺之苦，这就是非侵入性带来的好处。　　脉搏血氧仪是用红光和近红外透射测量技术连续监测血氧饱和度。慢性阻塞性肺病，哮喘等呼吸性疾病，病人的血氧饱和度是表征病的严重程度的非常重要的指标。　　在线检测：　　-为了得到辛烷值(RON)合乎标准的92号，95号汽油，石油炼化厂需要将重整催化工艺所得到的高辛烷值油与低辛烷值的催化裂化汽油按适当比例进行调和，以最终获得辛烷值符合国家标准，而且产率足够高的汽油。生产工艺需要在线测量汽油的辛烷值，并根据测量值去控制重整反应器的温度。　　浙江大学戴连奎教授采用在线拉曼光谱系统测量重整汽油的辛烷值。其辛烷值主要取决于待测油品中直链烷烃、侧链烷烃、环烷烃与芳烃含量。拉曼光谱可以很好地显示直链烷烃、侧链烷烃、环烷烃与芳烃等物质的特征峰，因此可以很好的计算各种芳烃和其它烷烃等物质的含量。由于不同的烃类物质对辛烷值的影响不同，需要综合考虑每类物质对辛烷值的影响。通过含量高低建立相应的预测模型可以很好地测量汽油样品的辛烷值。相比于红外光谱，拉曼光谱特征峰明显，建立模型所需的样品数量也大为减少。相比色谱，拉曼光谱测量速度较快，使用和维护成本较低。图6 重整汽油的拉曼光谱(经过数据的预处理)　　在此应用案例中，待测的汽油辛烷值并不是由单一物质的分子的光谱所决定的，而是由多种烃类的分子的综合作用所决定。因此，有了光谱之后，如何得到辛烷值，建模就是关键。

飞博盖德为双子南座天文望远镜制造光纤阵列。2016年2月18日，美国新泽西州的斯特灵市传来消息，英国豪迈的定制光纤品牌“飞博盖德”（www.fiberguide.com.cn）已经在新双子南座天文望远镜（GHOST）中制造光纤阵列。澳洲天文台（AAO）是该项目的建造商和领导机构。飞博盖德的光纤阵列采用了最先进的制造技术，此次项目中的光纤阵列采用的就是这项技术。由飞博盖德生产的高质量、高性能的光纤阵列成为该项目成功的关键。届时，双子南座天文望远镜将配备双目标大面积全波长光谱望远镜，其覆盖范围介于363~950 nm，分辨率介于50000~75000。新的双子南座天文望远镜由澳洲天文台建造。每根飞博盖德的光纤均携带一部分来自星体的光束，从而尽量减少了因大气模糊造成的损失。通过采用飞博盖德专有的制造技术，以及其在天文学、安全和数据通信类型光纤阵列的丰富经验，可以减少传统光纤的指向误差和插入损耗等问题。新的天文观测仪器可使观察者更高效地观测夜空。双子南座天文望远镜的项目负责人安德鲁?舍伊尼斯说：“双子南座望远镜是世界上最大也是最成功的世界级双子望远镜仪器，而飞博盖德的光纤一直是澳洲天文台在望远镜科技发展中不可或缺的组成部分。一旦该项目交付，双子南座望远镜将为我们提供更多了解宇宙的机会，例如发现与研究太阳系外行星”。双子南座天文望远镜能够为了解双子南座天空提供无与伦比的便利，并进一步加强认识宇宙的机会。欲详细了解飞博盖德的应用于天文的产品，或光纤阵列和光纤束建设的专门知识，请访问飞博盖德的中文官方网站。关于飞博盖德和英国豪迈：美国飞博盖德工业有限公司（Fiberguide）生产多种工业标准的和按需定制的高传输光纤和超精密光阵列。公司经过美国食品和药品管理局登记注册，被确定为合同制造商和定制设备制造商。飞博盖德的光纤工厂位于美国新泽西州的斯特林（Stirling），同时在爱达荷州的卡德维尔（Caldwell）也有制造/装配厂。飞博盖德是英国豪迈（Halma）的子公司，隶属于豪迈的环境与分析事业部。1894年创立的英国豪迈如今是全球安全、医疗、环保产业的投资集团，伦敦证券交易所的上市公司，富时指数的成分股。集团在全球有5000多名员工，近50家子公司，在中国的上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处，并在多地建立了工厂。欲了解更多公司信息，请关注英国豪迈官方微博（www.weibo.com/halma）和官方微信（HALMACHINA）。业务合作联系人：谈理（Teddy Tan）飞博盖德大中华区销售经理电话：021 - 60167698邮箱：ttan@fiberguide.com媒体联络联系人：陆瑶 （Lucas Lu）英国豪迈中国区公关经理电话：021 - 60167667电邮：lucas.lu@halma.cn

北京时间2月28日上午消息 由美国宾夕法尼亚州立大学的化学家John Badding带领的一组科学家，研发出了一种由硒化锌为核心材质的光纤，可用于半导体的淡黄化合物。 　　这种新型光纤，可对光进行更高效更自由的操作，将为激光雷达技术开拓更多应用打下基础。这种技术可进一步改进医疗激光手术，为军队提供更先进的激光器，用于测量检测污染物，探测恐怖主义的化学药物传播，科学家们的这项研究成果已经登载在材料科学顶级期刊Advanced Materials。 　　Badding说：“我们都知道光纤是现代信息时代的发展基石，新研制出的这种长而细的光纤，只有三根人类头发那么细，却可以每秒传输太字节的数据，相当于250个DVD里刻录的信息。而且，仍然有各种方法可以改善这个技术。” 　　Badding解释说，现有的光纤技术总是受限于玻璃材质，他说：“玻璃的原子排列是偶然性的，而新材质与之相反，硒化锌晶体物质是高度有序的，这种有序性非常有利于光在长波中的传输，特别是在中红外中的传输。” 　　Badding说：“和石英玻璃传统上用于光纤不同，硒化锌是一种化合物半导体，我们一直都知道，硒化锌是一种有用的化合物，可以对光进行多种操作，这是石英玻璃无法做到的。特殊之处是让硒化锌变成纤维结构，这是以前从未做到的。” 　　科学家们发现，由硒化锌合成的光纤有两大用途，首先他们发现新的光纤在颜色转换时更有效率，Badding解释说：“传统的光纤用于信号、显示以及艺术上，但并不能保证时刻都能得到想要的颜色，硒化锌利用非线性频率转换，在颜色变化上能力非常好。” 　　其次，科学家们发现，新光纤不仅在可见光谱中提供更多功能的应用，在红外线中也可以，波长的电磁辐射比可见光更长。

生物传感器由于其快速、准确、简便的特点，并且借助于目前微流控分析技术可实现高通量分析，在生命科学研究、疾病诊断和预后监控、环境质量监控、生物安全等领域具有广阔的应用前景。目前的研究主要集中在即时检测（POCT）、无创分析、在线检测、现场监测、细胞生物学应用等方面。光纤生物传感器由于其独特的高灵敏度、集成度高、抗电磁干扰、远程传输等特点受到了广泛关注。 长春光机所吴一辉研究团队致力于这一研究领域近10年，目标是为了实现癌症标志物的超低浓度检测，以期待对癌症的早期筛查和预后监测提供技术支撑降低癌症的发病率及死亡率。针对这一目标，该研究团队近期在光纤传感器的高灵敏度、高重复性、高特异性等方面取得重要研究进展，实现了从“能测”到“能用”的跨越。 针对微纳光纤耦合器的重复性差问题，提出结合熔融拉伸法和湿法腐蚀法的复合制备方法。在折射率为1.333的水和折射率为1.365的氯化钠液体介质中，通过该复合制备方法均可实现微纳光纤耦合器的色散转折点位置从1600nm至900nm的精确调控，精度优于1nm。并且通过制备色散转折点位置一致的光纤耦合器解决其重复性问题。该研究工作发表在国际期刊Journal of Lightwave Technology （JCR 1区，DOI:10.1109/JLT.2020.3033660，2021）上。 900-1600nm宽谱范围色散转折点精确可控调节 在高灵敏度色散转折点检测原理方面，提出一种全新的Z形锥形微纳光纤结构，，通过优化两种该结构微纳光纤的尺寸参数可以实现折射率的超高灵敏度检测，目前实现的灵敏度与微纳光纤耦合器灵敏度相当。相关的研究工作发表在国际光学期刊Optics Express（JCR 1区，https://doi.org/10.1364/OE.441874，2021）上。 Z型微纳光纤结构示意图 临床应用过程中，面对血清等复杂样本最大的挑战是血清中干扰蛋白产生的非特异性吸附，为了解决这一问题，该团队提出血清预吸附的方法，并在空白血清重合的前提下，实现了微纳光纤耦合器免疫传感器在宽动态范围的稀释血清中进行肿瘤标志物的无标检测。并且为了实现临床样本的无标定量检测，提出了一种基于标准血清波长偏移的方法来减少个体差异的影响。与吉大二院合作，首次展示了基于微纳光纤耦合器免疫传感器的人血清中CEA的无标记定量检测，检测结果与临床检查非常吻合。相关研究工作发表在国际传感领域权威期刊ACS Sensors（JCR 1区，https://doi.org/10.1021/acssensors.1c01031，2021）上。 无标定量检测方法 微纳光纤生物传感与临床化学发光法对临床癌症病人检测结果对比 针对微纳光纤传感器中获得高重复性、高灵敏度、高特异性的研究方法或结构目前已经申请国家发明专利，上述三篇论文的共通讯作者为长春光机所周文超副研究员和吴一辉研究员，该部分研究工作得到国家基金委重大科研仪器研制项目、国家自然科学面上项目、中科院青促会等项目的支持。

2023年6月16日，陕西省技术转移中心组织对中国科学院西安光机所完成的“高性能掺镱激光光纤制备技术及应用”进行科技成果评价。陕西省技术转移中心主任曹永红主持会议。中国科学院西安光机所所务委员冯玉涛、综合科研处及光子功能材料与器件研究室相关人员参会。 　　评价专家组由中国科学院院士、西北工业大学副校长张卫红，西安电子科技大学教授张琰，中国电子科技集团有限公司第二十三研究所研究员任军江，武汉长盈通光电技术股份有限公司教授廉正刚，陕西师范大学教授李晓辉，西安邮电大学教授惠战强，西安工业大学教授王伟7位专家组成，张卫红担任组长。 　　冯玉涛首先对专家组和陕西省技术转移中心来所表示欢迎。他介绍，研究所自1962年建所以来，激光光纤的发展就始终与研究所一同壮大，尤其近年来在高性能掺镱激光技术方面取得了一定突破。他希望借助此次评价机会，专家组在能力提升方面能给予相关的建议和指导。 　　成果评价环节，光子功能材料与器件研究室侯超奇研究员对“高性能掺镱激光光纤制备技术及应用”成果进行详细汇报。该成果瞄准光子暗化效应导致激光稳定性差、光纤热效应引起模式不稳定现象以及光纤强度不足不利于小型化集成等核心难题，提出并突破了掺镱激光光纤光暗化抑制、低损耗高吸收预制棒制备、高强度光纤拉丝等成套关键技术，研制经历近十年。累计获授权国家发明专利16项，发表论文27篇，开发的系列高性能掺镱激光光纤产品，成功应用于行业内领先企业的高功率连续、超快光纤激光器产品，应用效果良好。 　　评价专家组听取项目组的研制报告，审查了测试报告、科技查新报告、用户使用情况报告和社会经济效益报告等相关材料，经过质询和讨论，认为“研制的系列掺镱激光光纤产品，总体性能达到国际先进水平，其中抗光暗化性能和光纤损耗指标达到国际领先水平”，极大促进我国高性能激光光纤“卡脖子”难题技术攻关，具有重要的科学意义与工程应用价值。评价组一致同意该成果通过科技成果评价。 　　最后，光子功能材料与器件研究室郭海涛代表项目组对评价专家组的肯定致谢，他表示项目组会认真吸收专家组建议，加大技术攻关力度，争取进一步扩大应用。

美国科学家研发出一种可以在极端条件下使用的新型光学压力传感器。这种光纤传感器不但可以测量高达1800万帕(2620磅/平方英寸)的压力，将感测头放进-196°C的液态氮中或者加热到538°C，性能也不会有明显改变。 这种传感器的概念来自于密西西比大学检测仪器和分析实验室(DIAL)的ChujiWang和SusanScherrer，他们将有名的“腔环降光谱法”(cavityring-downspectroscopy,CRDS)技术应用在光纤传感器上，制造出一个名为\"fiberringdownsensor\"的仪器。其操作关键在于光脉冲的衰减时间强烈取决于在光纤环所造成的衰减，因此任何造成光纤传输改变的现象如外部的压迫(压力)，都可藉由监控衰减时间而加以测量。Wang表示这种新传感器具有许多优于布拉格光纤(FBGs)和光纤Fabry-Perot干涉仪(FPPI)之处，并认为这个新设计可以带动全新一代的物理传感器。 这种传感器是由两个相同的2×1光纤耦合器(99:1分路比例)及和一种标准单模光纤(CorningSMF-28)所连接，构成65M的长回路。研究员人将一个波长1650nm的脉冲经由一个耦合器射入回路 该脉冲每在环内绕行一圈，强度就会略微减弱，其衰减时间及强度则由另一个耦合器连续加以监控。实验上对一段8mm长的光纤传感器施加重量的结果显示，该传感器可以测量高达1800万帕的压力。如果把保护层(Jacket)去掉，虽会降低它的感测范围，可是能增加其灵敏度。