基于金溅射的侧边抛磨塑料光纤SPR传感器

发布时间：2023-04-22 10:10

　　表面等离子体共振(SPR)是一种利用光学倏逝波与金属表面等离子体波(SPW)达到共振,来确定金属层与介质层(分析物)界面的折射率变化的光学现象。由于SPR传感器对环境折射率的变化十分敏感,具有响应速度快、抗电磁干扰能力强、集成性好、体积小等特点,在环境水质监察、疾病防控等方面被广泛应用。光纤型SPR传感器系统其独特的优势在于能够改变光纤探针的几何形状,并且具有制备成本低、可远程检测、可重复使用及回收等优势,成为近年来研究热点。本文主要研究侧边抛磨光纤表面等离子体传感器,不仅具有结构简单、低成本、易制备等优点,在实用性方面也具有很大潜力。本文通过对塑料光纤进一步修饰加工,制备高性能、低成本的侧边抛磨塑料光纤金膜SPR传感器,并对其在设计、制备以及折射率传感响应特性等环节进行优化,最后探究了新型SPR传感器的灵敏度。本文主要包括如下内容:1)通过对SPR理论推导研究,优化侧边抛磨金溅射POF-SPR传感器的制备工艺。考虑到塑料光纤几何形状的易设计性以及制作处理难度,将U型结构和侧边抛磨方法结合起来,采用机械光纤研磨法,经过粗抛、精抛、乙酸乙酯浸泡等方法对塑料光纤纤芯进行处理,为下一步研究制...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
summary
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 光纤传感技术国内外发展现状
        1.2.1 光纤传感的优势
        1.2.2 光纤传感原理
        1.2.3 侧边抛磨光纤的发展
    1.3 表面等离子体共振传感技术
    1.4 光纤SPR传感技术
        1.4.1 传统光纤SPR传感器
        1.4.2 侧边抛磨塑料光纤SPR传感器
    1.5 本文的研究内容及结构安排
2 表面等离子体共振理论研究
    2.1 光波传播理论
        2.1.1 平面电磁波
        2.1.2 复介电常数与复折射率
        2.1.3 倏逝波
    2.2 SPR效应的理论分析
        2.2.1 等离子体
        2.2.2 金属中的等离子体震荡
        2.2.3 金属内电荷分布结构
        2.2.4 SPW的定义
        2.2.5 SPW的激发
    2.3 本章小结
3 传感器的研制
    3.1 侧边抛磨金溅射POF-SPR传感器的设计
        3.1.1 三层膜理论模型
        3.1.2 金溅射侧标抛磨POF-SPR传感器结构设计
    3.2 光纤侧边抛磨及形状固定
        3.2.1 侧边抛磨
        3.2.2 加热定型
    3.3 溅射金膜厚度设计及镀膜工艺
        3.3.1 金膜的选择及厚度设计
        3.3.2 磁控溅射镀膜
    3.4 本章小结
4 侧边抛磨金溅射POF-SPR传感器的特性研究
    4.1 传感器测试系统的搭建
    4.2 折射率传感器的特性研究
    4.3 曲率半径对传感器的影响
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 研究总结
    5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与所取得的研究成果
致谢



本文编号：3797435