张博,男,讲师,2024年6月毕业于复旦大学并获理学博士学位(提前毕业)。2024年7月加入苏州大学光电科学与工程学院,并获评苏州大学优秀青年学者。在Analytical Chemistry、Sensors and Actuators B: Chemical、Optics Letters、Optics Express等知名期刊发表学术论文28篇,其中1篇入选ESI高被引论文,授权发明专利3项。获辽宁省优秀毕业生、大连理工大学优秀毕业生、复旦大学优秀毕业生、辽宁省优秀硕士毕业论文、研究生国家奖学金、“学术之星”称号、华泰证券科技奖学金等多项荣誉。目前主要从事光声光谱技术、光纤声波传感技术的基础研究与应用研究。
【一作/学一发表学术论文情况】:
Analytical Chemistry:中科院一区TOP、NI期刊、IF:6.7(2024)
1、Anal. Chem., 2023, 95(34): 12761-12767.
2、Anal. Chem., 2023, 95(34): 12811-12818.
Sensors and Actuators B: Chemical:中科院一区TOP、IF:8.0(2024)
3、Sen. Actuator. B-Chem., 2019, 283: 1-5.
4、Sen. Actuator. B-Chem., 2020, 310: 127825.
Optics Letters:中科院二区TOP、IF:3.1(2024)
5、Opt. Lett., 2023, 48(16):4201-4204.
Optics Express:中科院二区TOP、IF:3.2(2024)
6、Opt. Express, 2023, 31(21):32708-32720. (Editor's Pick)
7、Opt. Express, 2020, 28(5): 6618-6630.
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement:中科院二区TOP、IF:5.6(2024)
8、IEEE Trans. Instrum. Meas., 2020, 70: 1-7.
9、IEEE Trans. Instrum. Meas., 2020, 69(10): 8486-8493.
Sensors and Actuators A: Physical:IF:4.1(2024)
10、Sen. Actuator. A-Phys., 2019, 290: 119-124.
【谷歌学术主页】:
https://scholar.google.com.hk/citations?user=SHUEvJAAAAAJ&hl=zh-CN
【社会任职】:
1、江苏省衍射光学器件与应用JMRH创新平台秘书
2、担任Photonics Research等知名期刊审稿人
【获奖情况】
2024-复旦大学优秀毕业生
2023-复旦大学华泰证券科技奖学金
2021-辽宁省优秀硕士毕业论文
2021-辽宁省优秀毕业生
2020-大连理工大学“学术之星”称号
2020-大连理工大学校长奖学金(屈伯川奖学金)
2020-大连理工大学优秀研究生标兵(每年10人)
2020-研究生国家奖学金
2019-大连理工大学CASC专项奖学金
2018-大连理工大学优秀毕业生
1、江苏省衍射光学器件与应用JMRH创新平台秘书
2、担任Photonics Research等期刊审稿人
【光声效应】
1880年,美国科学家A. G. Bell于固体中观测到光声效应。此后,研究人员在液体、气体中发现光声效应。
以气体分子红外特征性吸收为例,光声光谱技术的基本原理如下图所示,可以概括为:当激发光照射在待测气体上,气体分子选择性地吸收光能并跃迁到高能级。高能级的气体分子状态不稳定,会发生无规则碰撞,并且主要以无辐射跃迁的形式回到低能态。这个过程中,被吸收的光能部分转化为气体的平动能,表现为气体温度的升高,在密闭空间内,一方面,气体温度升高会引起气体体积的膨胀,如果入射光的频率是周期性调制的,那么气体体积将会周期性膨胀收缩,产生光声压力波。通过选取合适的声波传感器,可以实现微弱光声信号的提取。一般地,光声信号的强度正比于所使用的声波传感器的灵敏度、气体分子红外吸收系数、气体浓度以及激发光的功率。基于此原理,我们可以实现对气体浓度的测定。
【柔性光声气体传感技术】
得益于光声光谱微量气体检测技术的出色性能,其已在变压器油中溶解气体分析等领域开展广泛应用。根据GB/T 7252-2001,变压器油中溶解特征气主要包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳以及二氧化碳。
二氧化碳气体分子较为特殊,尤其是二氧化碳作为最重要的温室气体,使得对于二氧化碳的精准检测尤为重要。然而,二氧化碳气体分子具有较低的振动-转动跃迁速率,因此其弛豫时间较长,使用高频调制的手段进行光声信号的激发、检测存在信噪比变差的情况,因此低频检测尤为重要。为了弥补传统光声池的材料多基于黄铜、不锈钢、铝等金属材料制成的圆柱管所导致的内表面精细度差、光在内表面传输效率低等缺点,我们提出基于泄露型空芯光纤的柔性光声气体传感方案,其原理示意图如图所示。
我们基于泄露型空芯光纤的柔性光声气体传感法,在考虑声学粘滞阻尼、光传输损耗的基础上对经典光声光谱理论进行了修正补偿,并且用有限元分析的手段将修正模型与实验结果进行了比对,拟合效果较好,实现了对实验结果的精准预测。
【光纤声波传感技术】
声波传感器的性能表现决定一个光声光谱系统的整体性能的优劣。为了追求更高的检测灵敏度。
我们设计了一种基于钛膜的光纤F-P膜片式声波传感器,膜片的半径为4.5mm、厚度3μm。传感器的共振频率为410Hz,在110Hz处的灵敏度达到126.6nm/Pa,在110Hz处的信噪比比电学麦克风高20.8dB,其结构示意图如图所示。
此外,我们还设计了一种基于无膜结构的超高灵敏度光纤麦克风,使用圆柱空芯PVC管作为声学换能器,在共振频率处,光纤麦克风的灵敏度超过6800nm/Pa。在1000Hz处的声压灵敏度和最小可检测声压水平分别达到315.3nm/Pa以及-20.4dB/Hz1/2(1.9μPa/Hz1/2),均达到当时的世界最好水平,传感器的结构示意图如图所示。
张博,男,讲师,2024年6月毕业于复旦大学并获理学博士学位(提前毕业)。2024年7月加入苏州大学光电科学与工程学院,并获评苏州大学优秀青年学者。在Analytical Chemistry、Sensors and Actuators B: Chemical、Optics Letters、Optics Express等知名期刊发表学术论文28篇,其中1篇入选ESI高被引论文,授权发明专利3项。获辽宁省优秀毕业生、大连理工大学优秀毕业生、复旦大学优秀毕业生、辽宁省优秀硕士毕业论文、研究生国家奖学金、“学术之星”称号、华泰证券科技奖学金等多项荣誉。目前主要从事光声光谱技术、光纤声波传感技术的基础研究与应用研究。
【一作/学一发表学术论文情况】:
Analytical Chemistry:中科院一区TOP、NI期刊、IF:6.7(2024)
1、Anal. Chem., 2023, 95(34): 12761-12767.
2、Anal. Chem., 2023, 95(34): 12811-12818.
Sensors and Actuators B: Chemical:中科院一区TOP、IF:8.0(2024)
3、Sen. Actuator. B-Chem., 2019, 283: 1-5.
4、Sen. Actuator. B-Chem., 2020, 310: 127825.
Optics Letters:中科院二区TOP、IF:3.1(2024)
5、Opt. Lett., 2023, 48(16):4201-4204.
Optics Express:中科院二区TOP、IF:3.2(2024)
6、Opt. Express, 2023, 31(21):32708-32720. (Editor's Pick)
7、Opt. Express, 2020, 28(5): 6618-6630.
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement:中科院二区TOP、IF:5.6(2024)
8、IEEE Trans. Instrum. Meas., 2020, 70: 1-7.
9、IEEE Trans. Instrum. Meas., 2020, 69(10): 8486-8493.
Sensors and Actuators A: Physical:IF:4.1(2024)
10、Sen. Actuator. A-Phys., 2019, 290: 119-124.
【谷歌学术主页】:
https://scholar.google.com.hk/citations?user=SHUEvJAAAAAJ&hl=zh-CN
【社会任职】:
1、江苏省衍射光学器件与应用JMRH创新平台秘书
2、担任Photonics Research等知名期刊审稿人
【获奖情况】
2024-复旦大学优秀毕业生
2023-复旦大学华泰证券科技奖学金
2021-辽宁省优秀硕士毕业论文
2021-辽宁省优秀毕业生
2020-大连理工大学“学术之星”称号
2020-大连理工大学校长奖学金(屈伯川奖学金)
2020-大连理工大学优秀研究生标兵(每年10人)
2020-研究生国家奖学金
2019-大连理工大学CASC专项奖学金
2018-大连理工大学优秀毕业生
1、江苏省衍射光学器件与应用JMRH创新平台秘书
2、担任Photonics Research等期刊审稿人
【光声效应】
1880年,美国科学家A. G. Bell于固体中观测到光声效应。此后,研究人员在液体、气体中发现光声效应。
以气体分子红外特征性吸收为例,光声光谱技术的基本原理如下图所示,可以概括为:当激发光照射在待测气体上,气体分子选择性地吸收光能并跃迁到高能级。高能级的气体分子状态不稳定,会发生无规则碰撞,并且主要以无辐射跃迁的形式回到低能态。这个过程中,被吸收的光能部分转化为气体的平动能,表现为气体温度的升高,在密闭空间内,一方面,气体温度升高会引起气体体积的膨胀,如果入射光的频率是周期性调制的,那么气体体积将会周期性膨胀收缩,产生光声压力波。通过选取合适的声波传感器,可以实现微弱光声信号的提取。一般地,光声信号的强度正比于所使用的声波传感器的灵敏度、气体分子红外吸收系数、气体浓度以及激发光的功率。基于此原理,我们可以实现对气体浓度的测定。
【柔性光声气体传感技术】
得益于光声光谱微量气体检测技术的出色性能,其已在变压器油中溶解气体分析等领域开展广泛应用。根据GB/T 7252-2001,变压器油中溶解特征气主要包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳以及二氧化碳。
二氧化碳气体分子较为特殊,尤其是二氧化碳作为最重要的温室气体,使得对于二氧化碳的精准检测尤为重要。然而,二氧化碳气体分子具有较低的振动-转动跃迁速率,因此其弛豫时间较长,使用高频调制的手段进行光声信号的激发、检测存在信噪比变差的情况,因此低频检测尤为重要。为了弥补传统光声池的材料多基于黄铜、不锈钢、铝等金属材料制成的圆柱管所导致的内表面精细度差、光在内表面传输效率低等缺点,我们提出基于泄露型空芯光纤的柔性光声气体传感方案,其原理示意图如图所示。
我们基于泄露型空芯光纤的柔性光声气体传感法,在考虑声学粘滞阻尼、光传输损耗的基础上对经典光声光谱理论进行了修正补偿,并且用有限元分析的手段将修正模型与实验结果进行了比对,拟合效果较好,实现了对实验结果的精准预测。
【光纤声波传感技术】
声波传感器的性能表现决定一个光声光谱系统的整体性能的优劣。为了追求更高的检测灵敏度。
我们设计了一种基于钛膜的光纤F-P膜片式声波传感器,膜片的半径为4.5mm、厚度3μm。传感器的共振频率为410Hz,在110Hz处的灵敏度达到126.6nm/Pa,在110Hz处的信噪比比电学麦克风高20.8dB,其结构示意图如图所示。
此外,我们还设计了一种基于无膜结构的超高灵敏度光纤麦克风,使用圆柱空芯PVC管作为声学换能器,在共振频率处,光纤麦克风的灵敏度超过6800nm/Pa。在1000Hz处的声压灵敏度和最小可检测声压水平分别达到315.3nm/Pa以及-20.4dB/Hz1/2(1.9μPa/Hz1/2),均达到当时的世界最好水平,传感器的结构示意图如图所示。