研讨人员开发依据琼脂波导和散斑场处理技能的全光纤电流传感器

  可生物降解的光波导是生物医学和环境使用中光传输和光传感的突破性技能。琼脂作为一种可食用、柔软、低成本、可再生的传统生物聚合物的替代品，具有十分显着的特性。从前的作业介绍了依据其对湿度和周围浓度的固有呼应，将琼脂制成光纤以用于化学丈量。

  据麦姆斯咨询报导，近来，坎皮纳斯大学（University of Campinas）的研讨人员开宣布用于评价电流的琼脂基光学传感器，其间流过资料的电荷发生温度误差，然后改动其折射率散布。因而，研讨人员使用相干光激起光学器材，以剖析输出散斑场的动态呼应，获取所施加鼓励的巨细和方向。实验验证了大块琼脂球和无芯光纤的这种传感原理，关于≤100 A的电流可取得牢靠的成果。据研讨人员所知，这是依据可生物降解波导的电鼓励全光纤电流传感器的初次演示。相关研讨成果以“Agar-based optical sensors for electriccurrent measurements”为题宣布在Scientific Reports期刊上。

  在这项作业中，初始实验评价了琼脂浓度为2 wt%、均匀直径为4 mm的通明球在直流电效果下的光学呼应。排针pin headrs）将样品连接到实验面包板上，以便在不搅扰光学器材的情况下施加电鼓励。尽管经过削减琼脂含量能大大的提高可见光/近红外规模内的透射率，可是2 wt%的浓度愈加有助于保证室温下的机械强度和化学稳定性。

  发射的多模光纤（MMF）用相干光照耀球体，发生输出的斑驳图画，由于琼脂作为随机散射介质作业。一起，电压源调理流过琼脂样品的直流电流i，促进散斑场散布的动态改变。在0 ≤ i ≤ 104 µA的条件下来测验，CCD相机记录了500个接连散斑图帧（~ 33 s），用于核算零均值归一化互相关（ZNCC）系数Z。依据实验成果，Z的逐渐衰减标明，跟着i的增大，散斑图的改变变得更活泼。随后，研讨人员模拟了琼脂球内的电场散布，以猜测电流如安在导体之间活动。

  研讨人员经过用无芯光纤（琼脂浓度为2 wt%，直径和长度分别为2.5 mm和30 mm）替代球体来研讨光波导的电流传感才能。琼脂光纤的ZNCC曲线比球体的衰减更快，在i ≥ 20 µA时到达饱满水平。在线 s/µA。

  整体而言，研讨人员开发了一种依据琼脂波导和散斑场处理技能的全光纤电流传感器。研讨人员初次使用琼脂-水样品的电导率来调制透射光，并检测输入电流的巨细和方向。除了未来在生物医学剖析中的使用，还能够想象用于光控使用的电驱动有源光学器材，即经过施加的电场来构成琼脂器材的折射率散布，然后探究散斑场特性，以在数据传输和空分复用体系中挑选特定形式，或许作为非振动形式扰频器清洁散斑输出。在丈量规模、噪声和牢靠性方面任旧存在一些应战，这激起了琼脂基光纤规划和光学探测体系的逐渐开展，以取得有用的可生物降解传感器。