基于納米金結(jié)構(gòu)的側(cè)邊拋磨光纖SPR傳感器設(shè)計(jì).pdf

1、以側(cè)邊拋磨光纖為導(dǎo)波載體，利用光纖拋磨區(qū)的倏逝場(chǎng)來(lái)激發(fā)表面等離子體共振效應(yīng)（Surface Plasmon Resonance,SPR）制成的新型傳感器，具有靈敏度更高、集成性好、能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)、物理檢測(cè)、環(huán)境污染等方面。但影響側(cè)邊拋磨光纖SPR傳感器性能的因素有很多，例如側(cè)邊拋磨光纖的拋磨長(zhǎng)度、剩余光纖厚度、金屬膜厚度以及金屬膜結(jié)構(gòu)等。對(duì)于這些影響因素的分析，有助于提高傳感器的系統(tǒng)性能，并為進(jìn)一步

2、研究發(fā)展新的傳感器設(shè)計(jì)方案。為此，本文首先總結(jié)了基于側(cè)邊拋磨光纖的SPR傳感器研究現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，然后系統(tǒng)研究了側(cè)邊拋磨光纖的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及激勵(lì)金屬結(jié)構(gòu)和參數(shù)對(duì)于光纖SPR傳感器的影響，并分別提出了最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。本文的具體內(nèi)容如下：
　　第一、綜述了SPR的發(fā)展歷程和基本概念，引入了光纖SPR傳感器，分析總結(jié)了基于側(cè)邊拋磨光纖的SPR傳感器發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，并由此提出本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　第二、介紹了幾種分析

3、光纖SPR的解析方法和數(shù)值模擬方法，重點(diǎn)介紹了本文所選用的有限元法。然后描述基于有限元法的仿真軟件COMSOL Multiphysics的建模步驟及參數(shù)設(shè)置。最后討論金的折射率色散關(guān)系，為后續(xù)模擬計(jì)算做準(zhǔn)備。
　　第三、針對(duì)側(cè)邊拋磨小芯徑光纖和側(cè)邊拋磨大芯徑光纖，分別研究了納米金膜的厚度、側(cè)邊拋磨光纖的剩余厚度、模式階數(shù)等參量對(duì)傳感器性能的影響，從而得出最佳參數(shù)。依據(jù)所計(jì)算的最佳參數(shù)制作側(cè)邊拋磨光纖SPR傳感器，完成了對(duì)傳感器的實(shí)

4、驗(yàn)標(biāo)定，并與理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　第四、針對(duì)激勵(lì)金屬結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究了納米金圓柱、納米金方柱和納米金三角形柱三種情況下的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，并在最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上仿真模擬了傳感器的靈敏度、半高寬和品質(zhì)因數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)：相對(duì)于傳統(tǒng)的納米金屬膜結(jié)構(gòu)的光纖SPR傳感器，納米金柱陣列均能在不同程度增強(qiáng)側(cè)邊拋磨光纖SPR傳感器的靈敏度。
　　第五、總結(jié)本論文工作，指出存在的不足之處，并提出進(jìn)一步完善的建議。
　　本文的創(chuàng)新之處在于