基于填充金屬納米材料的光子晶體光纖傳感的研究.pdf

1、由于光子晶體光纖結構可靈活設計并且對空氣孔中填充的金屬納米材料、氣體、液體、液晶等參量的變化很敏感,因而表現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢,在傳感領域掀起了研究的熱潮。尤其是基于PCF的SPR傳感器在醫(yī)學檢測、生物質檢、食品安全等方面有著巨大的應用潛力。本文主要從理論與實驗出發(fā),通過設計不同的基于PCF的傳感器,改變結構參數和周圍的環(huán)境等相關因素進行仿真模擬分析,不斷改善、提高,最后搭建系統(tǒng)進行實驗驗證。
　　本文的主要內容與創(chuàng)新點可以總結歸納為如

2、下幾點:
　　1.簡單介紹了光纖傳感的技術及其發(fā)展概況,光子晶體光纖所具有的特性、應用及其近些年的發(fā)展狀況,以PCF為基礎的SPR傳感器的發(fā)展以及引起SPR所必需的金屬納米材料的相關特性等。
　　2.全面介紹了基于PCF-SPR傳感的相關原理。主要包括:PCF的數值計算方法,SPR傳感器的基本傳感原理及計算方法,基于PCF的SPR傳感的基本原理。對這些原理的研究,主要為后期相關仿真與實驗奠定理論基礎。
　　3.設計了幾

3、種傳感器,并進行了相關的模擬仿真分析。研究了柚子型PCF中所填充的Ag線間的距離、數量及無規(guī)律填充對PCF-SPR傳感特性的影響,發(fā)現(xiàn)Ag線間距離大于2^m時其數量及填充方法對靈敏度無影響;研究了包層外鍍金屬膜的聚合物PCF-SPR傳感器,發(fā)現(xiàn)其結構變化對傳感特性基本無影響,因此便于PCF制作。
　　4.提出了一種有源內腔PCF-SPR傳感器的設計思想,通過將氣孔中填充金屬納米線溶液的摻Yb3+PCF置于諧振腔內,從而提高PCF-

4、SPR傳感器的靈敏度,并且設計的PCF其纖芯的折射率可達到1.58,拓寬了 PCF-SPR傳感器的探測范圍。通過數值模擬分析可得到:不同的占空比對于輸出功率和限制損耗的影響不同,而且,分析物折射率低于或高于1.45時呈現(xiàn)的規(guī)律也有所不同。此有源內腔折射率PCF傳感器基于其較高的靈敏度和結構特性具有很大的實現(xiàn)價值。
　　5.考慮到此類傳感器的實際應用方面,根據已經生產出來的PCF進行相關的實驗研究。首次進行PCF-SPR溫度傳感實驗