针对特殊、复杂环境下，多测量参数、交叉敏感等问题，展开深入的研究，巧妙地利用多种光纤微结构，结合新型敏感材料，基于量子效应、飞秒激光等高精技术，实现全光纤式多参数高灵敏度测量。

光纤传感技术由于具有尺寸小、灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀耐高温等优点，倍受到学术界和产业界的青睐。实验室在下面三个方向上对新型特殊极端环境复杂难测参数光纤传感理论与技术进行研究：基于磁流体敏感材料的光纤磁场传感技术，增强型锥形光纤量子生化传感器，基于飞秒激光直写空芯光纤镂空壁FP腔湿度传感器等。

该研究方向获国家自然基金重点项目1项，国家重点研发计划项目1项，获得省自然科学二等奖2项，发表SCI论文81篇，授权国家发明专利18项。

代表性研究成果：

（1）基于磁流体敏感材料的光纤磁场传感技术

研究团队通过模拟仿真和实验测量，研究了磁流体在300k磁场中的双折射特性。此外，利用蒙特卡罗方法对磁性流体中磁性粒子的排列进行了模拟，并通过实验进行了验证。结果表明，磁场中磁流体微结构的各向异性影响双折射的变化。另外，当磁场强度处于0～300Gs的区间时，模拟和测量的双折射灵敏度分别为1.2245×10−5/Gs和4.4×10−6/Gs，磁流体的双折射随磁场强度的增大而增大，反之亦然。本团队对磁流体双折射特性的研究已经成功用于光纤传感技术。

（2）基于表面等离子体激元的光纤量子生化传感器

研究团队设计了一种在标准量子限制（SQL）下操作的基于表面等离子体激元（SPPs）的增强型锥形量子生化传感器。传感结构由两段多模光纤和一段单模光纤组成。镀金层采用等离子溅射装置制备50nm的厚度金属膜。当牛血清白蛋白（BSA）在所提出的量子生化传感器周围发生变化，传输的数量光子也会发生变化。因此，可以根据透射比的变化来测定牛血清白蛋白的浓度。实验结果表明，增强型锥形量子生物传感器的灵敏度为0.0342/（mg/mL），快速响应时间为5s，检测限为0.971μg/mL，比传统的表面等离子体激元提高了一个数量级。我们在本研究中的工作验证了所提出的量子生化传感器可以实现蛋白质分子的无标记测量。

（3）基于飞秒激光直写空芯光纤镂空壁FP腔湿度传感器

本团队提出一种基于飞秒激光直写技术3D打印的聚合物空芯光纤镂空壁FP微腔相对湿度（Relative humidity, RH）传感器。传感结构以输入单模光纤作为基底，直接在单模光纤端面激光直写侧壁具有周期性排布通孔的聚合物材料空芯光纤，在写入结构的末端打印一层厚度为5 μm的光滑反射面，形成FP微腔，然后将聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol, PVA）湿敏材料填充入空腔结构中构成光纤湿度传感器。由于镂空壁FP微腔的侧壁通孔的存在，提高了水分子和湿度敏感材料接触面积，提升了湿敏材料与水分子的吸附作用，这将导致良好的湿度传感特性。所设计的基于飞秒激光直写技术的镂空壁FP微腔湿度传感器，在相对湿度从46 %RH增加到75 %RH时，灵敏度为248.9 pm/%RH，线性响应拟合系数为0.9949，在相对湿度从74 %RH降低到47 %RH时，灵敏度为242.1 pm/%RH。实验结果表明，该传感器具有较高的相对湿度灵敏度和较好的测量重复性。此外，该传感器在长时间的湿度测量实验中具有良好的稳定性。