微結(jié)構(gòu)光纖用于表面等離子體共振傳感的特性研究.pdf

1、隨著軍事、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、科研等領(lǐng)域?qū)Ω哽`敏度傳感器的需求，表面等離子體共振以其對周圍介質(zhì)變化的極高敏感度無可厚非的成為高靈敏度傳感器的熱點?；谖⒔Y(jié)構(gòu)光纖的表面等離子體共振傳感器不僅具有實時、便捷、靈敏、可遙測等優(yōu)點，同時也是表面等離子體共振技術(shù)微型化要求的自然延伸。對基于微結(jié)構(gòu)光纖的表面等離子體共振傳感器的研究意義重大。
　　 本文詳細地研究了基于準晶體結(jié)構(gòu)光纖的表面等離子體共振傳感器的特性。首先通過對金屬光學(xué)特性的簡單闡述，介

2、紹了實現(xiàn)表面等離子體共振的理論條件，激勵方式，數(shù)值分析方法以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀;隨后提出基于準晶體結(jié)構(gòu)光纖的表面等離子體共振傳感器設(shè)計構(gòu)型，并分析了各光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)以及金屬膜厚度對傳導(dǎo)模泄漏損耗譜、共振峰的影響，通過對結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計了一種靈敏度較高的傳感器構(gòu)型;最后，通過大量的嘗試性數(shù)值分析，提出了一種基于六重準晶體構(gòu)型的設(shè)計，其靈敏度更高。本論文的主要研究內(nèi)容為:
　　 1、建立分析模型，運用有限元方法對基于全內(nèi)反射型準晶體結(jié)構(gòu)光

3、纖的表面等離子共振傳感器進行數(shù)值模擬以及模式分析。對比沒有金屬膜與鍍有金屬膜的情況下，構(gòu)型傳導(dǎo)模的泄漏損耗譜，證實基于準晶體結(jié)構(gòu)光纖實現(xiàn)表面等離子共振傳感的可行性。
　　 2、通過改變整體孔的直徑、內(nèi)層空氣孔直徑、外層通道孔直徑、孔間距以及金屬膜層厚度，研究其對傳感器芯內(nèi)傳導(dǎo)模的泄漏損耗譜、共振峰、靈敏度的影響。分析變化規(guī)律，并從理論上做出解釋。
　　 3、優(yōu)化傳感器構(gòu)型參數(shù)，提出一種傳導(dǎo)模損耗譜雜峰少、測量范圍較大的、

4、靈敏度較高的基于準晶體結(jié)構(gòu)光纖表面等離子共振傳感器。待測液折射率的有效監(jiān)測范圍是1.24-1.35，最高靈敏度可達7000nmRIU-1。
　　 4、設(shè)計了一種基于六重準晶體結(jié)構(gòu)光纖的表面等離子共振傳感器，可以達到更高的靈敏度，通過數(shù)值模擬研究了孔直徑、孔間距以及金屬膜層厚度的變化對傳導(dǎo)模泄漏損耗譜的影響。并綜合考慮譜型、共振波長、靈敏度等因素優(yōu)化傳感器性能，最終得到待測液折射率的有效監(jiān)測范圍是1.25-1.331，最高靈敏度可