【摘 要】
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表面等离子体共振具有免于标识、灵敏性高、分辨率高、检测样品用量少的优点,微结构光纤拥有独特的气孔构造,普遍适用于传感领域。本文以中空的微结构光纤为基础设计表面等离子体共振传感器,将空芯光纤与金属材料结合起来,采纳有限元分析计算法模拟了传感器的各种参量对传感功能的影响。本文的主要研究成果如下:1、通过MATLAB编程运算,以空芯光纤为载体,仿真计算SPR传感结构模型,讨论金膜厚度对于增强灵敏度方面的
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表面等离子体共振具有免于标识、灵敏性高、分辨率高、检测样品用量少的优点,微结构光纤拥有独特的气孔构造,普遍适用于传感领域。本文以中空的微结构光纤为基础设计表面等离子体共振传感器,将空芯光纤与金属材料结合起来,采纳有限元分析计算法模拟了传感器的各种参量对传感功能的影响。本文的主要研究成果如下:1、通过MATLAB编程运算,以空芯光纤为载体,仿真计算SPR传感结构模型,讨论金膜厚度对于增强灵敏度方面的作用,当金膜厚度为80nm时在折射率1.51-1.57之间平均灵敏度达到最大:4275.5nm/RIU。再利用COMSOL软件分别分析空芯光子晶体光纤两个包层孔填金和镀金膜时的传感性能,当待测折射率是1.34-1.38时,计算出的平均灵敏度是14875nm/RIU和15505nm/RIU。2、依照SPR原理,构建了以反谐振光纤为基底的传感器。中心气孔放入分析物,金填充在两个对称的包层孔中。研究光纤的纤芯半径、包层管内径和包层管厚度对灵敏度的影响。当包层管厚度为1.7μm时,可以在折射率从1.33至1.45时达到7350-14790nm/RIU的灵敏度。当折射率为1.33时,分辨率有10-6RIU,可以用于检测人体葡萄糖含量。3、设计了反谐振光纤与金膜、氧化物膜结合的SPR传感器,在包层孔只镀金膜时,分析金膜厚度在增强灵敏度方面的作用,最优的金膜厚度为70nm,待测折射率是1.33到1.43,灵敏度高达13900nm/RIU。三种氧化物折射率是1.33至1.43时,折射率越高灵敏度越大,灵敏度高达16240nm/RIU、18130nm/RIU、18810nm/RIU。
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