基于空芯金屬包覆波導(dǎo)的浮游植物的檢測(cè)研究.pdf

1、基于光波導(dǎo)的基礎(chǔ)理論討論介質(zhì)平板波導(dǎo)，通過邊界條件和Maxwell方程等理論推導(dǎo)出介質(zhì)平板波導(dǎo)的色散方程及其各種光學(xué)特性。再由介質(zhì)平板波導(dǎo)討論了空芯金屬包覆波導(dǎo)的特性，然后對(duì)于其作為傳感器時(shí)進(jìn)行了理論分析，重點(diǎn)討論空芯金屬包覆波導(dǎo)的靈敏度以及利用高靈敏度特性制作的傳感器器件。
　　利用空芯金屬包覆波導(dǎo)建立的傳感器，由于波導(dǎo)的上下層金屬一般為貴金屬金或者銀，由于貴金屬的介電常數(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

2、率存在的范圍大。利用空芯金屬包覆波導(dǎo)制備的傳感器，把樣品放入檢測(cè)腔中進(jìn)行檢測(cè)，通過利用軟件建立空芯金屬包覆波導(dǎo)結(jié)構(gòu)模擬得到ATR譜圖，然后進(jìn)行分析就可以得出檢測(cè)腔中的濃度變化。ATR譜圖的變化與波導(dǎo)中的折射率變化有直接的關(guān)系，物質(zhì)折射率的變化隨著物質(zhì)的變化而變化，兩者存在著密切的關(guān)系，所以可以導(dǎo)出ATR譜圖與物質(zhì)變化有直接表征的關(guān)系。在理論推導(dǎo)中可知，覆蓋和襯底的貴金屬金或者銀的介電常數(shù)是一個(gè)復(fù)數(shù)形式：實(shí)部代表物質(zhì)本征的損耗，虛部代表的

3、是輻射損耗。在ATR圖譜中的耦合角發(fā)生水平移動(dòng)代表著實(shí)部發(fā)生變化；ATR圖譜中的衰減全反射峰最低點(diǎn)上下移動(dòng)是由于虛部發(fā)生變化。
　　超高階導(dǎo)模是一種對(duì)環(huán)境變化非常靈敏的共振波，特別對(duì)環(huán)境的折射率和消光系數(shù)的變化非常的靈敏，折射率和消光系數(shù)都與物質(zhì)的濃度有著密不可分的關(guān)系，物質(zhì)溶液濃度的改變會(huì)引起折射率和消光系數(shù)發(fā)生改變。在空芯金屬包覆波導(dǎo)中，可以利用自由空間耦合技術(shù)激發(fā)出超高階導(dǎo)模。通過分析空芯金屬包覆波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可知該波導(dǎo)