高靈敏度分段結(jié)構(gòu)光纖倏逝波傳感研究.pdf

1、光纖傳感器因具有體積小、靈敏度高、抗電磁干擾和遠距離傳感等優(yōu)點而成為傳感器研究熱點。本文對基于倏逝波理論的光纖化學傳感器的傳感原理進行了理論分析，提出一種分段結(jié)構(gòu)光纖倏逝波傳感器。并運用光束傳播法對本征直形和分段結(jié)構(gòu)光波導(dǎo)進行數(shù)值模擬，并在模擬的基礎(chǔ)上進行實驗設(shè)計和測量，從理論，模擬，實驗三個方面研究基于分段結(jié)構(gòu)倏逝波光纖傳感器的傳感特性。
　　本文的主要工作內(nèi)容具體敘述如下：
　　1、對光纖模式理論：時域有限差分光束傳播法

2、(FD-BPM)基礎(chǔ)理論知識進行了詳細的介紹，通過理論推導(dǎo)，得到它們的計算表達式，從表達式中出發(fā)，給出了相應(yīng)算法的流程步驟，并根據(jù)流程步驟分別得出了算法模擬圖，為后續(xù)傳感器的模擬分析奠定理論基礎(chǔ)。
　　2、通過對基于倏逝波理論的光纖傳感器理論推導(dǎo)，得到分段結(jié)構(gòu)倏逝波傳感器靈敏度的計算公式，從公式中發(fā)現(xiàn)，靈敏度與敏感區(qū)域中光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)及外界環(huán)境參數(shù)有關(guān)。通過分析模擬結(jié)果，分析不同分段數(shù)和不同纖芯直徑，不同結(jié)構(gòu)和不同傳感長度以及溶液

3、濃度對分段結(jié)構(gòu)倏逝波傳感器靈敏度的影響，為后文實驗設(shè)計提供參考依據(jù)。
　　3、通過化學腐蝕方法制備出不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的倏逝波傳感器，并用不同濃度亞甲基藍溶液對傳感器的靈敏度特性進行實驗驗證。實驗結(jié)果表明：在傳感長度相同的條件下，纖芯直徑越小，分段數(shù)越多，傳感器的靈敏度越高；在傳感直徑相同的條件下，傳感長度為5cm分段結(jié)構(gòu)光纖倏逝波傳感器的靈敏度優(yōu)于傳感長度為6cm的傳統(tǒng)的單一的直形傳感器的靈敏度。分段結(jié)構(gòu)光纖倏逝波傳感器能有效的激發(fā)光