基于多模干涉的光纖生物傳感技術(shù)研究.pdf

1、光纖生物傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、無電接觸、抗電磁干擾能力強(qiáng)，以及可進(jìn)行在線分析和遠(yuǎn)距離測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在研究中受到越來越多的重視。當(dāng)前關(guān)于光纖生物傳感器技術(shù)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(xué)診斷，環(huán)境分析和生命科學(xué)研究等眾多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)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(yīng)時(shí)間短并能獲得較高穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，成為近期光纖生物傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。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(yīng)用于對(duì)某種生物量的測(cè)量，并利用該系統(tǒng)開展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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(chǔ)，設(shè)計(jì)理論模型，并用模式耦合理論和倏逝波理論解釋了這種結(jié)構(gòu)的傳感器敏感部分都受到哪些參量的影響。而同時(shí)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(duì)多模光波導(dǎo)的內(nèi)部光場(chǎng)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(jié)構(gòu)。通過理論計(jì)算、數(shù)值模擬以及實(shí)驗(yàn)三種手段來分析此種結(jié)構(gòu)傳感器對(duì)不同折射率溶液的不同響應(yīng)，結(jié)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(duì)血液凝固機(jī)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(jié)構(gòu)應(yīng)用在測(cè)量血液凝固時(shí)間中去。在對(duì)同一血樣和不同血樣之間的測(cè)量中，我們得到了這種傳感器的特征波長隨時(shí)間的變化的關(guān)系曲線，從中可推