暨南大学郭团教授课题组提出了一种紧凑的光纤传感器，用于原位和连续的浊度监测，其基于来自目标颗粒的偏振消失波的表面光学散射。该传感器由一个倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）组成，封装在一个微流体毛细管内。TFBG的透射光谱提供了一组精细的窄包层共振梳，这些共振梳对浊度非常敏感，因为它们是由靠近光纤表面的微粒引起的偏振消失波的局部光散射（与传统的整体/体积浊度测量相反）。此外，还提出了一种透射光谱区域询问方法，并量化了表面浊度与光学光谱区域响应之间的可重复相关性。我们展示了当传感包层共振的波长与周围固体颗粒的大小匹配时，可以实现最大敏感度的浊度响应。

光纤传感器，包括微纳米光纤、TFBG  和法布里-珀罗干涉仪（FPI），因其低侵入性、抗电磁干扰和耐化学腐蚀等优势，在生物医学、环境保护和能源存储等领域的现场检测中展现出巨大潜力。传统的浊度计具有一个发射光纤端和一个接收光纤端，用于测量与入射光束成一定角度的散射光强度。浊度是从光束通过样品时被颗粒散射的程度推断出来的 。此外，漫反射紫外-可见光谱已被用于监测水样的浊度。光通过熔融石英准直透镜照射到测试样品中，收集反射光以非接触方式估算样品的质量和浓度。最近，提出了同时区分液体样品的温度和浊度的方法。总之，上述所有方法都专注于通过评估液体样品中杂质的透明度来进行整体/体积浊度测量。然而，仍然非常需要定量测量局部浊度，即目标样品表面处的浊度。例如，最近的一篇论文报道了通过监测电解质的浊度来追踪电池的化学动力学/状态及其容量损失，该浊度是通过颗粒诱导的光散射和吸收在电解质-电极界面处进行的。

暨大郭团教授课题组，提出了一种基于TFBG的原位表面浊度测量新方法。TFBG的透射光谱提供了一组对表面浊度高度敏感的窄带包层共振精细梳状图谱，这是由于包层模式与附着在TFBG表面的微粒之间可能发生的多重散射效应。这种散射表现为高总插入损耗。当微粒的直径远小于入射光的波长时，雷利散射成为主导的散射机制。然而，当微粒的大小与入射光的波长相当时，米氏散射更可能占据主导地位。还提出了一种新的光谱区域询问方法，在这种方法中，利用传感器包层模式的光谱变化的总和来精确测量浊度变化。我们成功地建立了TFBG的光谱特性、浊度和粒子大小之间的对应关系。我们提出的TFBG传感器的一个额外优点是，它利用了核心模式对周围介质中的散射和吸收不敏感的优势，同时仅对温度敏感，从而提供了一种有前景的温度独立表面浊度测量方法。光栅平面的方向倾斜可以有效地将前向传播的核心模式耦合到数百个后向传播的包层模式中，以产生如图1所示的密集梳状透射振幅光谱。其中，短波长侧的高阶包层模式拥有强大的消逝场。当周围介质的折射率在TFBG的消逝场采样区域内发生变化时，相应包层模式的共振位置和振幅也会相应改变。

来源：传感器专家网