量子传感依托量子相干等效应,探测精度显著超越经典方案。我们长期聚焦光纤与金刚石NV色心等量子体系的融合,从机理研究到器件集成与系统构建,形成全链条创新,并推动在国防、能源与生命科学等领域应用。依托光纤结构,所发展的量子传感器天然适配狭区、微区与广域等复杂场景,为高约束环境下的高精度探测提供新路径。
痕量气体分子具有独特的红外吸收“指纹”,当特定波长激光穿过待测气体时,分子选择性吸收光能并产生微弱的声学、热弹性或光强变化。团队长期开展激光光谱痕量气体检测研究,通过光声与光热信号增强及多通程光路设计,实现ppt(-12)级高选择性检测,为环境污染监测、电力设备故障诊断和电池安全预警提供关键技术。
对储能电池内部的电化学活性和重要物理参数的原位和实时的监测是了解和评价储设备运行机理和健康状况的关键。将光纤传感探头植入储能电池内部,可实现对其内部状态的电化学参量、化学参量和物理量进行准确检测。我们课题组在国际上较早开展了植入式光纤电化学检测方面的研究。并率先实现了电池内部电量的光纤测量,为评估电池的健康状况提供关键信息。
光纤生物传感器具有尺寸小、灵敏度高、可远距离测量、成本低的优点。在人体健康状态监测、生物医疗诊断和即时诊断等领域具有重要的应用前景。我们从事光纤生物传感器研究多年,发展了基于倾斜光纤光栅的等离子体共振传感器,并探索在癌症检测和阿尔茨海默病诊断方面的应用研究。
特种功能光电纤维突破了传统光纤仅作为光传输介质的单一功能局限,通过在单根纤维中集成金属、半导体、聚合物等多种功能材料,赋予纤维光、电、热、磁、声等多物理场的协同感知与调控能力。我们长期聚焦多材料光电功能纤维的可控制备与性能调控研究,建立了从预制棒设计→热拉成型→端面功能化集成的全链条核心技术,实现了光纤内部微结构与外部表界面的协同调控,解决了多材料复合过程中界面应力失配、热力学不兼容等关键科学问题。