光子晶體光纖表面等離子體共振傳感機(jī)理及其技術(shù)研究.pdf

1、近年來,光子晶體光纖(PCFs)的出現(xiàn)為發(fā)展高性能的封閉式全光纖表面等離子體共振(SPR)傳感器開辟了新的空間。它們充分利用了PCF天然的多孔結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)的靈活性和多樣性,以及SPR傳感技術(shù)的高靈敏度特性,在解決傳統(tǒng)光纖SPR傳感器的相位匹配和封裝問題上提供了完美的解決方案。
　　本論文依托科技部中新(加坡)國(guó)際科技合作專項(xiàng)“用于消化道病變檢測(cè)的納米微結(jié)構(gòu)光纖內(nèi)窺傳感技術(shù)研究”,著眼于基于SPR效應(yīng)的新型納米光子器件傳感機(jī)理和實(shí)現(xiàn)方

2、法的研究。在對(duì)基于PCF的SPR傳感技術(shù)中新機(jī)理、新現(xiàn)象的研究及功能型傳感器的開發(fā)三個(gè)方面取得了如下創(chuàng)新性成果:
　　(1)提出一種具有大動(dòng)態(tài)折射率測(cè)量范圍和高線性度的多芯多孔光纖SPR傳感器結(jié)構(gòu),并發(fā)現(xiàn)基于PCF的SPR傳感技術(shù)中損耗匹配條件下的完全耦合這一新機(jī)理。該結(jié)構(gòu)中相位匹配條件下的不完全耦合和損耗匹配條件下的完全耦合兩種耦合機(jī)制共存。研究發(fā)現(xiàn)隨著待測(cè)樣品折射率的增加,基模與等離子體模式(SPP)的耦合由不完全耦合過渡到完

3、全耦合,本論文還運(yùn)用耦合模理論對(duì)這一性質(zhì)進(jìn)行了解釋。
　　(2)提出一種基于液芯多孔光纖的SPR折射率傳感器,并首次觀察到了正、負(fù)靈敏度共存這一新現(xiàn)象。在這種新結(jié)構(gòu)中,待測(cè)樣品折射率的變化同時(shí)影響著SPP模式和基模的色散曲線。這種新型結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點(diǎn)是可以在有限的光譜范圍內(nèi)測(cè)量較大折射率范圍的待測(cè)樣品,提高了光譜利用率,節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本。
　　(3)設(shè)計(jì)一種基于多孔光纖的高靈敏度雙通道SPR折射率傳感器,其中基模的高階共振峰能夠