基于對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)的有毒物質(zhì)的熒光檢測(cè).pdf

1、以平板介質(zhì)光波導(dǎo)為基礎(chǔ)模型，結(jié)合麥克斯韋方程組、邊界條件等電磁學(xué)知識(shí)，分析研究了波導(dǎo)中的模式、光的色散以及電磁場(chǎng)在波導(dǎo)中的分布等問(wèn)題。研究了基于平板介質(zhì)波導(dǎo)制作而成的對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)的各項(xiàng)性質(zhì)，分析了對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)作為傳感器的理論知識(shí)，分析了光場(chǎng)在對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)中激發(fā)超高階導(dǎo)模的過(guò)程，以及光場(chǎng)在對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)中的增強(qiáng)效應(yīng)。使用FDTD軟件仿真模擬了光場(chǎng)在對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)中的增強(qiáng)效應(yīng)。
　　利用對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)制作傳感器，由于

2、對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)的上下表面鍍的金屬膜一般都為黃金、白銀或者鋁等，而金屬的介電常數(shù)實(shí)部相對(duì)于其虛部是一絕對(duì)值較大的負(fù)數(shù)，所以波導(dǎo)的有效折射率可以是非常小的一個(gè)數(shù)值，使得光在自由空間上就能直接耦合進(jìn)入波導(dǎo)腔中，光場(chǎng)在對(duì)稱金屬包覆中能激發(fā)出一系列的超高階導(dǎo)模，只有滿足導(dǎo)模所對(duì)應(yīng)的色散方程的光才能在波導(dǎo)腔中傳播。通過(guò)軟件模擬對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)結(jié)構(gòu)得到全反射吸收（ATR）譜圖，當(dāng)譜線處在最低點(diǎn)時(shí)意味著反射光最小，耦合進(jìn)入波導(dǎo)中的光能最大，光在波導(dǎo)腔

3、中的增強(qiáng)效應(yīng)最強(qiáng)。
　　使用FDTD軟件驗(yàn)證對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)對(duì)進(jìn)入其中的光場(chǎng)的增強(qiáng)效應(yīng)，由于計(jì)算機(jī)內(nèi)存的限制，設(shè)置的結(jié)構(gòu)是一個(gè)幾十微米尺度的等比例縮小的對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模型。當(dāng)光強(qiáng)為1的入射光在特定波長(zhǎng)以特定角度照射在對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)上表面時(shí)，得出的仿真結(jié)構(gòu)顯示光強(qiáng)最大能增強(qiáng)8倍?；趯?duì)稱金屬包覆波導(dǎo)對(duì)光場(chǎng)的增強(qiáng)效應(yīng)可以用于檢測(cè)一些能夠被激發(fā)出熒光的物質(zhì)，并通過(guò)相關(guān)的計(jì)算得出被檢測(cè)物質(zhì)的濃度。
　　使用上述方法對(duì)羅丹明B

4、溶液的濃度進(jìn)行了相關(guān)的檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示使用該方法對(duì)羅丹明B溶液的檢測(cè)濃度最低達(dá)到了19.3ng/mL，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他的檢測(cè)方法，并且檢測(cè)的時(shí)間極短，操作十分簡(jiǎn)便。樣品的需求量也很小，避免了由于樣品取樣不足而達(dá)不到檢測(cè)要求的問(wèn)題。該方法對(duì)其他能激發(fā)出熒光的溶液都適用，例如亞甲基藍(lán)溶液等等。
　　基于對(duì)稱金屬包覆波導(dǎo)的有毒物質(zhì)熒光檢測(cè)方法具有檢測(cè)濃度極限低，現(xiàn)象明顯，檢測(cè)用時(shí)短，檢測(cè)操作簡(jiǎn)便，所需成本低，樣品需求量少等優(yōu)點(diǎn)。可以應(yīng)用于