錐形光纖表面增強拉曼散射研究.pdf

1、拉曼散射效應是由于介質分子本身的振動或轉動造成入射光子與介質分子之間發(fā)生能量交換，使散射后的散射光頻率發(fā)生改變。和紅外光譜一樣，它屬于分子振動光譜，可反映介質分子本身的結構、價鍵、振動能級、轉動能級等特性。拉曼散射效應在通常情況下非常微弱，在實際應用中，需要運用某種形式的增強技術。本論文通過理論分析和實驗測量，研究一種基于單模光纖熔融拉伸雙錐區(qū)表面光纖漸逝波拉曼傳感測量技術。 本論文的第一章首先簡要介紹了課題研究的目的和意義。然

2、后回顧了拉曼效應和拉曼光譜技術的發(fā)現、發(fā)展和應用。最后簡要概述了本論文的主要研究內容。 本論文的第二章首先簡要介紹了介質中光的各種散射的定義、成因、分類及性質。隨后，著重介紹了拉曼散射的物理機理：產生斯托克斯光(Stokes)和反斯托克斯光(Anti-Stokes)的物理過程，拉曼散射光譜的特點和拉曼散射的兩種理論解釋-古典理論和量子理論。其次，回顧總結了表面增強拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scatt

3、ering，SERS）的發(fā)展歷史和SERS效應主要的實驗現象和物理本質。最后，著重介紹了SERS兩種增強機理-電磁場增強機理和化學增強機理。 本論文的第三章著重介紹了對于光纖漸逝波傳感器理論模型仿真的結果。首先，簡要介紹了光纖漸逝波的原理，漸逝波產生的物理機理，給出了光在光纖纖芯與包層界面處透射深度的計算解析式，這為SERS光纖拉曼傳感的研究奠定了理論和實驗基礎。對于光纖漸逝波傳感器的理論建模分兩部分來表述：射線追蹤法和波動方程

4、的數值解法。對于射線追蹤法，分別給出了常規(guī)單模光纖和熔融雙錐光纖在不同的結構參數下透射深度的變化曲線，同時，還給出了其傳輸損耗的分析計算結果。對于波動方程的數值解法，重點介紹其求解的過程，給出了二層和三層同軸光纖模型的數值計算結果以及傳輸場的三維場分布。 本論文的第四章首先簡要介紹了新型SERS活性基底的分類。隨后以金屬溶膠法制作出SERS的活性基底，以若丹明(R6G)溶液為表面增強拉曼散射的檢測分子，詳細介紹了銀溶膠溶液的配制

5、過程、溶液屬性標定等。給出了R6G、銀溶膠及其混合溶液的分析吸收光譜。 本論文的第五章分別以Renishaw plc共焦顯微拉曼光譜測試系統和ANDOR SR-3031-B光纖顯微拉曼光譜測試系統，測試并成功地獲得了R6G分子的拉曼光譜。進一步將銀溶膠固化在不同結構類型的光纖表面，同樣獲得了R6G分子的拉曼光譜圖。實驗結果表明：熔融拉錐光纖與SERS結合以實現光纖SERS是完全可行的。 本論文的第六章為總結和展望。簡要總