基于多模干涉的光纖生物傳感技術研究.pdf

1、光纖生物傳感器具有結構簡單、無電接觸、抗電磁干擾能力強，以及可進行在線分析和遠距離測量等優(yōu)點，在研究中受到越來越多的重視。當前關于光纖生物傳感器技術的研究已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，光纖生物傳感器在臨床醫(yī)學診斷，環(huán)境分析和生命科學研究等眾多領域中都得到了應用。而相較其他類型光纖生物傳感器，基于多模干涉理論的光纖生物傳感器更加具有制作成本低，響應時間短并能獲得較高穩(wěn)定性等優(yōu)勢，成為近期光纖生物傳感領域的研究熱點。本文的主要目的是研制一種基于多模

2、干涉理論的光纖生物傳感系統(tǒng)，可以應用于對某種生物量的測量，并利用該系統(tǒng)開展相應的實驗研究工作。本研究主要內(nèi)容如下：
　　 首先，分析了多模干涉型光纖傳感器的理論基礎，設計理論模型，并用模式耦合理論和倏逝波理論解釋了這種結構的傳感器敏感部分都受到哪些參量的影響。而同時將光束傳播法引入，使得到高階模式耦合的解析解成為可能。
　　 其次，通過分析外界折射率變化對多模光波導的內(nèi)部光場的影響，并為了使光波模式在光纖和溶液交界面處得

3、到最大的調(diào)制，確定以無芯光纖為敏感部分的三段式傳感器結構。通過理論計算、數(shù)值模擬以及實驗三種手段來分析此種結構傳感器對不同折射率溶液的不同響應，結果相互吻合，并獲得了特征波長隨溶液折射率變化的曲線。
　　 最后，通過對血液凝固機理的分析，我們確定血液凝固中伴隨著折射率的變化，并決定將我們所研究的傳感器結構應用在測量血液凝固時間中去。在對同一血樣和不同血樣之間的測量中，我們得到了這種傳感器的特征波長隨時間的變化的關系曲線，從中可推