光纤端面的SPR现象研究
本文选题:光纤SPR + 光纤端面 ; 参考:《黑龙江大学》2015年硕士论文
【摘要】:光纤表面等离子体共振(SPR)技术是将光纤与SPR有效结合在一起的新技术。光纤由于耐高温高压、体积小巧、无源等特性,已成为生活中不可或缺的一部分;SPR技术在检测领域因其灵敏度极高,在生物、医学、工程等方面有着广泛的应用。光纤与SPR技术的融合,研制的产物势必有着两者的双重优点,因此对它的研究尤为重要。本课题基于光纤与SPR技术的结合,对光纤端面的SPR现象进行了模拟和实验。课题首先介绍了光纤SPR的发展现状,借鉴国内外光纤SPR传感器和偏振器的工艺,设计了采用对光纤的端面进行磨抛得到所需要形状并加以镀膜,在端面满足产生SPR现象所需要的条件,进而实现SPR谐振的方法。理论推导了光纤SPR技术中的反射系数。计算了单模光纤的圆锥形端面在不同角度下的反射率,通过Matlab软件对端面反射率与端面角度之间的关系进行了模拟,为在光纤端面上镀膜实现SPR现象提供了理论支持。利用光纤端面加工系统对光纤的端面进行研磨加工,得到了不同角度圆锥形端面以及楔形端面的光纤。采用LabVIEW软件模拟了单模光纤端面的SPR现象,在650 nm、850 nm、1310 nm、1550 nm的光源条件下,分别对光纤纤芯、金属膜和空气所组成的三层膜结构以及光纤纤芯、金属膜、TiO2和空气组成的四层膜结构进行了模拟,寻找出了不同波段对应的最佳膜层种类与膜层厚度配比。对光纤端面镀以银膜并进行实验测试,观察到了吸收峰在1320nm到1340 nm波段之间的光纤端面SPR曲线。
[Abstract]:Optical fiber surface plasmon resonance (SPR) technology is a new technique which combines fiber with SPR effectively. Because of its characteristics of high temperature and high pressure, small size and passive source, optical fiber has become an indispensable part of the life, because of its high sensitivity, SPR technology has been widely used in biology, medicine, engineering and so on. With the combination of fiber and SPR technology, the product will have double advantages, so it is very important to study it. Based on the combination of optical fiber and SPR technology, the SPR phenomenon of fiber face is simulated and experimented in this paper. Firstly, the development status of optical fiber SPR is introduced, and the process of optical fiber SPR sensor and polarizer is used for reference, and the desired shape is obtained by polishing the end surface of optical fiber and coated with film. The method of realizing SPR resonance by satisfying the condition of producing SPR phenomenon on the end face. The reflection coefficient of fiber SPR technology is derived theoretically. The reflectivity of the conical end surface of single-mode fiber at different angles is calculated. The relationship between the end reflectivity and the end angle is simulated by Matlab software, which provides a theoretical support for the realization of SPR phenomenon on the fiber end surface by coating. The optical fiber end face is ground by fiber end surface machining system, and the fiber with different angle conical end face and wedge end face is obtained. LabVIEW software was used to simulate the SPR phenomenon on the end face of single-mode optical fiber. The fiber core, metal film and air structure and fiber core were analyzed under the light source of 650nm ~ 850nm ~ (-1) nm ~ (-1) ~ (-1) nm ~ (-1) ~ (10) nm ~ (-1) ~ (-1) ~ (-1) nm, respectively. The structure of the four-layer film composed of TIO _ 2 and air was simulated, and the optimum film types and thickness ratio of different bands were found out. The optical fiber end surface was coated with silver film and the SPR curve of the optical fiber end surface was observed in the 1320nm to 1340 nm band.
【学位授予单位】:黑龙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN253
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