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[发明专利]一种用于生物电信号检测的光芯片-CN202111427161.5在审
发明人：贾大功;赵鑫;王绮;张红霞;刘铁根 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-11-28 - 公布日： 2022-01-28 - 主分类号： A61B5/24 文献下载
摘要：本发明涉及一种用于生物电信号检测的光芯片，包括光芯片基底(9)以及制作光芯片基底(9)上的器件，所述的器件包括光波导、光子晶体谐振腔(4)和电极板(7)。其中，光波导，用于接收和传输宽带光，包括接收段、中间传输段和输出段；光子晶体谐振腔(4)，设置在光波导的中间传输段，其中填充有电光聚合物；所述电极板(6)，包括生物电检测电极板(61)和参考电极板(62)，分别置于光子晶体谐振腔(4)两侧。
一种用于生物电信号检测芯片

[发明专利]基于单模光纤的光纤法珀应变传感器及制作方法、测量方法-CN201910877887.5有效
发明人： 刘铁根;吕致超;王双;江俊峰;刘琨;齐晓光;黄毅;王雪 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-09-17 - 公布日： 2021-12-07 - 主分类号： G01B11/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于单模光纤的光纤法珀应变传感器及制作方法、测量方法，由传输单模光纤(1)、空芯光纤(2)和传感单模光纤(3)构成整体结构，在该结构中形成法珀腔；其中：所述传输单模光纤(1)用于传输入射光和出射光；所述空芯光纤(2)与传输单模光纤(1)的后端面紧密熔接，形成的异质光纤‑微管熔接点，所述传感单模光纤(3)用于应变的传感；所述法珀腔作为应变敏感元件，引起传感单模光纤(3)的折射率和传感长度均发生变化，从而改变法珀腔的干涉相位。本发明具有较长的传感长度，可以有效测量分布范围较大的应变；制作成本较低，同时便于大批量制作；能够在测量应变的基础上，同时实现温度参量的测量。
基于单模光纤应变传感器制作方法测量方法

[发明专利]基于偏心空心微球腔的矢量光纤磁场传感器及其制作方法-CN201910729331.1有效
发明人：江俊峰;刘铁根;刘琨;顾高菲;王双;张永宁;张学智;丁振扬 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-08-08 - 公布日： 2021-12-07 - 主分类号： G01R33/032 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于偏心空心微球腔的矢量光纤磁场传感器及其制作方法，该传感器结构由三个基于偏心空心微球腔的一维矢量光纤磁场传感器构成，三个基于偏心空心微球腔的一维矢量光纤磁场传感器分别沿x轴、y轴、z轴放置，并以包埋固化形式设置于固化基体(4)内，分别探测三个平面内的磁场方向与强度；每个所述基于偏心空心微球腔的一维矢量光纤磁场传感器的结构包括偏心空心微球腔(1)、拉锥光纤(2)、纳米磁流体材料(3)和固化基体(4)。与现有技术相比，本发明达到对回音壁谐振峰中心波长的调制作用，从而实现传感器对磁场方向和强度同时探测的矢量传感功能。
基于偏心空心微球腔矢量光纤磁场传感器及其制作方法

[发明专利]新型无源柔性光学电极-CN201810837807.9有效
发明人：贾大功;廖伦军;张红霞;刘铁根;王睿航 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-07-26 - 公布日： 2021-11-23 - 主分类号： A61B5/291 文献下载
摘要：本发明公开了一种新型无源柔性光学电极，由光学敏感器件(1)、柔性探头(2)、基体(4)、电导联层(5)和过渡层(7)五部分组成；其中：所述柔性探头(2)阵列式嵌入基体(4)中，所述柔性探头(2)包括自由端和底端，自由端直接与生物体接触，底端穿过过渡层(7)与电导联层(5)贴合；所述电导联层(5)设置于过渡层(7)的上表面；在所述电导联层(5)上形成的电极槽结构，作为与光学敏感器件(1)的接口。本发明有效地降低了头发干扰以及电极与头皮间的接触阻抗，并与光学敏感器件一体化，去除导线引起的噪声干扰和运动伪迹，提高电光传感灵敏度和兼容性，实现基于光学原理的可穿戴长期稳定脑电信号检测。
新型无源柔性光学电极

[发明专利]一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器-CN201910474997.7有效
发明人：贾大功;肖士妍;张红霞;刘铁根;聂安然 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-06-03 - 公布日： 2021-11-23 - 主分类号： G01N21/552 文献下载
摘要：本发明公开了一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器，由光源(1)、输入光纤(2)、光纤分束器(3)、空间相位板(4)、扇入系统(5)、多芯少模光纤(6)、扇出系统(7)和光谱仪(8)组成；多芯少模光纤(6)包括包层(61)、纤芯(62)、纤芯(62)周围六边形排布的气孔(63)；每条纤芯(62)的凹槽表面和周围的气孔(63)内壁上沉积nm量级的纳米金属结构(64)，每条纤芯(62)上涂覆敏感膜(65)；纳米金属结构(64)、敏感膜(65)和待测物质组成SPR传感区。与传统的基模激发方式相比，本发明结合了多芯少模光纤和LSPR的优点，利用高阶模式激发LSPR现象，提升了传感器的灵敏度，且通过LSPR传感器可以获得多路独立的传感光谱。
一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器

[发明专利]脉冲调制及解调模块及分布式光纤振动传感定位方法-CN202110900354.1在审
发明人：刘琨;刘铁根;黄悦朗;江俊峰;孙振世;郭海若;周子纯;薛康 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-08-06 - 公布日： 2021-11-12 - 主分类号： G01H9/00 文献下载
摘要：脉冲调制及解调模块及分布式光纤振动传感定位方法。本发明公开一种脉冲调制及解调模块，包括双马赫曾德光纤干涉仪和解调模块，其中所述双马赫曾德光纤干涉仪包括两个结构相同的脉冲延时装置，所述脉冲延时装置的一端分别连接各自的环形器，另一端通过传感光纤相互连接；脉冲序列在经过两个脉冲延时装置后产生四个脉冲序列，两两干涉，噪声光脉冲序列和信号光脉冲序列时域完全错开，从而分离不能发生干涉的噪声光；所述解调模块直接剪切未发生干涉的脉冲序列，对剩下发生干涉的脉冲信号滤除直流分量后，对两路干涉信号进行互相关以获得其到达各自光电探测器的时间差，从而获得振动事件的位置。本发明还公开了利用所述脉冲调制及解调模块的定位方法。
脉冲调制解调模块分布式光纤振动传感定位方法

[发明专利]基于波前整形的光纤级联光谱压缩装置和方法-CN202010434514.3有效
发明人：江俊峰;张永宁;刘铁根;王双;马喆;陈文杰 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-05-21 - 公布日： 2021-11-09 - 主分类号： G01N21/65 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于波前整形的光纤级联光谱压缩装置和方法，飞秒脉冲激光器(1)输出的超短脉冲依次经线偏振片(2)和半波片(3)入射至扩束镜(4)，经扩束镜(4)后超短脉冲入射至偏振分束棱镜(5)、并经偏振分束棱镜(5)透射输出至空间光调制器(6)，空间光调制器(6)反射输出的超短脉冲经偏振分束棱镜(5)反射后至光纤耦合镜(7)；光纤耦合镜(7)的输出端连接多模光纤(8)，经多模光纤(8)传输后的超短脉冲入射至单模光纤(10)，所输出的超短脉冲入射至光谱分析仪(11)。与现有技术相比，本发明在实现飞秒脉冲光谱高效压缩的同时，能够尽量减小飞秒脉冲的传输损耗，是一种行之有效的飞秒脉冲光谱压缩技术。
基于整形光纤级联光谱压缩装置方法

[发明专利]全光纤CARS光谱检测装置和方法-CN201910913555.8有效
发明人：江俊峰;张永宁;刘铁根;刘琨;王双;丁振扬;张学智 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-09-25 - 公布日： 2021-11-09 - 主分类号： G01N21/65 文献下载
摘要：本发明公开了一种全光纤CARS光谱检测装置，该装置至少包括飞秒光纤激光器1、斯托克斯光路部分、泵浦光路部分、锥形激发及收集光纤13、第二光纤滤波器15以及荧光光谱分析仪16。与现有技术相比，由于本发明所使用的光纤器件具有低损耗、无校准、免维护、易集成的优点，因此全光纤CARS光谱检测系统可以实现小型化、集成化、灵活配置、无需专业人员定期维护，便于CARS光谱检测系统的使用和推广。
光纤 cars 光谱检测装置方法

[发明专利]基于光纤通信链路偏振模色散的密钥生成方法及装置-CN202011254722.1有效
发明人：徐天华;刘铁根;丁家政;赵健;王双;刘琨;江俊峰 -专利权人：天津大学
申请日： 2020-11-11 - 公布日： 2021-11-02 - 主分类号： H04L9/08 文献下载
摘要：本发明公开了基于光纤通信链路偏振模色散的密钥生成方法，包括步骤一、采用扰偏仪打乱链路中的偏振态；步骤二、通信双方相互发送预定义的探测序列经由单模光纤传输；步骤三、通信双方利用光纤通信链路的偏振模色散效应生成物理层加密密钥，对生成的初始密钥比特进行隐私放大，获得密钥的有效信息量；步骤四、发射端使用Logistic混沌系统产生随机二进制比特作为保护密钥，与基于偏振模色散生成的密钥比特做异或运算，形成双重加密，保证密钥的唯一性和随机性；步骤五、将色度色散、光纤非线性和载波相位噪声在接收端使用数字信号处理方式进行补偿处理。本发明能提高光纤通信中数据的安全性。
基于光纤通信偏振色散密钥生成方法装置

[发明专利]基于纳米荧光材料的光纤温度传感器及测量系统-CN202110400653.9在审
发明人：王双;蔡维安;华平壤;刘铁根;江俊峰 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-04-14 - 公布日： 2021-10-08 - 主分类号： G01K11/32 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于纳米荧光材料的光纤温度传感器及测量系统，该光纤温度传感器包括相互连接的端面平整的多模光纤(1)和空芯光纤(2)以及荧光材料体(4)。本发明的光纤温度传感器结构分为(a)反射式光纤温度传感器结构和(b)透射式光纤温度传感器结构。将基于纳米荧光材料的光纤温度传感器作为传感单元，搭建基于纳米荧光材料的光纤温度传感测量系统，包括980nm泵浦光源(5)、基于纳米荧光材料的反射式光纤温度传感器(6)或基于纳米荧光材料的透射式光纤温度传感器(10)、光纤耦合器(9)、光谱仪(7)和计算机(8)，利用反射光谱或激光实现了温度测量及处理。与现有技术相比，本发明具有较高的温度测量灵敏度。
基于纳米荧光材料光纤温度传感器测量系统

[发明专利]基于反射光的高频振动传感系统及高频信号解调方法-CN202110680581.8在审
发明人：张学智;陈冠龙;刘铁根;江俊峰;彭敏;刘召柱;孙浩楠;刘琨 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-06-18 - 公布日： 2021-09-28 - 主分类号： G01H9/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于反射光的高频振动传感系统及高频信号解调方法，包括窄线宽激光器(1)、1×2光纤耦合器(2)、声光调制器(3)、2×2光纤耦合器(4)、光纤环形器(5)、光纤光栅传感器(6)、平衡光电探测器(7)和数据采集卡(8)和上位机控制系统(9)，窄线宽激光器(1)发出的激光束经1×2光纤耦合器(2)分成两路，两路光信号在2×2光纤耦合器(4)中形成拍频信号；利用直流射频信号对入射光进行调制；将数据采集信号采用正交解调算法进行处理，拍频信号与本振信号交叉相乘后再通过过滤，之后还原得到振动信号。与现有技术相比，本发明对高频振动信号的探测灵敏度更高，同时具有普适性。
基于反射光高频振动传感系统信号解调方法

[发明专利]基于偏振干涉和DCM算法的高稳定性动态相位解调补偿方法-CN202110571279.9在审
发明人：王双;刘铁根;刘文燕;江俊峰;刘琨;李致远;张鹏 -专利权人：天津大学
申请日： 2021-05-25 - 公布日： 2021-09-17 - 主分类号： G01D5/353 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于偏振干涉和DCM算法的高稳定性动态相位解调补偿方法，第一步、利用构建的相位解调系统，得到两路低相干干涉信号和一路干涉信号的直流量模拟信号；第二步、采集模拟信号，转换成数字信号；第三步、将数字信号进行数据处理，完成干涉信号的归一化和归一化结果的补偿处理，对采集到的信号进行解调，得到腔长变化的相位信息。与现有技术相比，本发明适用于消除在极端应用环境下由于外界环境变化和系统波动产生的干扰；提高了基于DCM算法的光纤F‑P动态相位解调方法的稳定性，3)能够实现对法布里‑珀罗(F‑P)传感器腔长解调的实时补偿。
基于偏振干涉 dcm 算法稳定性动态相位解调补偿方法

[发明专利]一种在散射环境中非均匀光场下的偏振图像复原方法-CN201710993265.X有效
发明人：胡浩丰;刘铁根;赵琳;李校博;王辉 -专利权人：天津大学
申请日： 2017-10-23 - 公布日： 2021-09-14 - 主分类号： G06T5/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种在散射环境中非均匀光场下的偏振图像复原方法，利用采集的两次正交偏振状态下光强信息得到总光强I(x,y)和偏振差分值ΔI(x,y)；根据总光强I(x,y)和偏振差分值ΔI(x,y)，分析并提取出背景区域；计算得到在散射介质中延伸到无穷远处的后向散射值A∞以及背景区域后向散射光的偏振度分布Pscat，通过三维曲面拟合得到后向散射偏振度在全空间的偏振度分布得到复原图像L(n)；计算复原图像L(n)的EME值；在n次多项式拟合过程中采用最优化方法搜寻使图像清晰度最高的拟合偏振度函数，并将此偏振度作为后向散射的偏振度分布函数；将复原去雾图像L(n‑1)作为最终的复原结果。本发明达到在不牺牲任何区域细节的条件下提高复原质量，并且操作简单、适用范围广、复原效果更加明显。
一种散射环境中非均匀光场下偏振图像复原方法

[发明专利]基于偏振相机和优化波片的全Stokes矢量测量方法-CN201910660236.0有效
发明人：胡浩丰;李校博;刘铁根;程振洲 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-07-22 - 公布日： 2021-09-14 - 主分类号： G01J4/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于偏振相机和优化波片的全Stokes矢量测量方法，步骤1、根据分焦平面偏振相机获得的12种不同偏振状态下的光强测量值，并利用光强值计算全Stokes矢量；步骤2、推导得到全Stokes矢量估计方差与光强、可旋转波片的旋转角度之间的函数关系，根据光强测量值、各Stokes矢量分量和相位延迟量之间的关系实现波片相位延迟量的自标定，获得解析表达式：同时验证当旋转波片延迟量为126.25度时，Stokes矢量后三个分量的估计方差相等且与待测Stokes矢量无关。本发明不再需要对系统中的旋转波片进行单独额外的标定工作，操作简单快速，易于实现；对于复杂噪声环境的系统同样具有理论上的优化可行性；具有测量方差小、精度高等特点，极大降低了测量系统的成本。
基于偏振相机优化 stokes 矢量测量方法

[发明专利]一种具有微环-马赫曾德结构的脑电信号传感器-CN201910557017.X有效
发明人：贾大功;尚睿颖;张红霞;刘铁根;廖伦军 -专利权人：天津大学
申请日： 2019-06-25 - 公布日： 2021-09-03 - 主分类号： A61B5/291 文献下载
摘要：本发明公开了一种具有微环‑马赫曾德结构的脑电信号传感器，包括光源(1)、分束器(2)、第一至第三波导(3)、(4)、(5)，微环谐振器(6)、电极(7)、合束器(8)及解调仪(9)，光波在传播中同时满足两环谐振条件的光发生谐振，全部或大部分从第三波导(5)输出，主谐振峰出现在同时满足两环谐振条件的波长处；脑电信号通过电极(7)加载第二微环谐振腔(62)上，第二微环谐振腔(62)的有效折射率随脑电信号的变化而变化，谐振波长发生变化，第二波导(4)与第三波导(5)输出光波发生干涉，谐振波长处干涉光强度发生突变，检测该光强的变化反推得到脑电信号。本发明更适合低幅值低频率脑电信号的测量，大大提高了灵敏度。
一种具有马赫结构电信号传感器