当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

基于U型结构的单模光纤SPR折射率传感器

发布时间:2019-04-02 03:21
【摘要】:设计了一种基于U型结构的单模光纤表面等离子体共振折射率传感器,采用在移除部分包层并弯曲成U型固定后的单模光纤表面镀金纳米层和TiO2调制层的方式,实现表面等离子体共振的激发.利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics,研究了不同弯曲半径和TiO2调制层厚度对传感性能的影响.通过对四种弯曲半径(R=0.3cm,0.5cm,0.8cm,1cm)的分析,结果表明随着弯曲半径增大,表面等离子体共振信号强度增大且峰值波长有微小的蓝移.在弯曲半径为0.5cm的条件下,研究了TiO2调制层厚度从0变化到40nm对传感器性能的影响,结果表明随着TiO2调制层厚度增大,表面等离子体共振峰峰值波长红移且对外界折射率变化的灵敏度显著增大.在弯曲半径为0.5cm,TiO2调制层厚度为40nm的条件下,传感器在低折射率区(nd=1.333)灵敏度达到了5 959nm/RIU,高折射率区(nd=1.383)灵敏度达到了11 092nm/RIU.与没有调制层的结果相比,灵敏度提高了一倍左右.
[Abstract]:A single-mode fiber surface plasmon resonance refractive index sensor based on U-shaped structure was designed. The gold-plated nano-layer and TiO2 modulation layer on the surface of single-mode fiber were fabricated by removing part of the cladding and bending into the U-shaped fixed surface. Surface plasmon resonance excitation is realized. The effects of different bending radius and the thickness of TiO2 modulation layer on the sensing performance are studied by using the finite element simulation software COMSOL Multiphysics,. Through the analysis of four bending radii (R = 0.3cm, 0.5cm, 0.8cm, 1cm), the results show that with the increase of bending radius, the intensity of surface plasmon resonance (SPR) signal increases and the peak wavelength has a small blue shift. When the bending radius is 0.5cm, the effect of the thickness of TiO2 modulation layer from 0 to 40nm on the performance of the sensor is studied. The results show that the thickness of TiO2 modulation layer increases with the increase of the thickness of the modulation layer. The peak wavelength of the surface plasma resonance peak is redshifted and the sensitivity to the change of external refractive index is significantly increased. When the bending radius is 0.5 cm and the thickness of TIO 2 modulation layer is 40nm, the sensitivity of the sensor in the low refractive region (nd=1.333) and the high refractive index region (nd=1.383) is 5 959 nm and 11 992 nm respectively, and the sensitivity of the sensor in the low refractive region (nd=1.333) is 5 959 nm and the sensitivity of the high index region (nd=1.383) is 11 992 nm. Compared with the results without modulation layer, the sensitivity is about doubled.
【作者单位】: 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学光纤传感研究所天津市光纤传感工程中心天津大学光电信息技术教育部重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(Nos.61108070,61227011,61378043,61475114) 国家仪器专项(No.2013YQ030915)资助~~
【分类号】:TP212

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李杰;;长周期光纤光栅折射率传感的研究[J];厦门科技;2006年02期

2 李恩邦;郑丹莹;张晨亮;唐春晓;;基于空心光纤多模干涉的折射率传感器研究[J];光电子.激光;2010年10期

3 曾捷,梁大开,曹振新;光纤SPR传感器测量液体折射率的研究[J];压电与声光;2005年01期

4 蒋奇;吕丹丹;于明浩;康立敏;欧阳俊;;倾斜光纤光栅溶液折射率传感器的实验研究[J];光谱学与光谱分析;2013年12期

5 恽斌峰;陈娜;崔一平;;基于包层模的光纤布拉格光栅折射率传感特性[J];光学学报;2006年07期

6 熊贻坤;黄旭光;;基于熔融拉锥光纤的液体折射率传感器[J];光学学报;2009年07期

7 郑晶晶;简水生;马林;柏云龙;裴丽;宁提纲;闻映红;;具有大范围高分辨率线性响应特性的超短无芯光纤溶液折射率传感器[J];物理学报;2013年15期

8 刘为俊;饶云江;冉曾令;廖弦;;基于157nm激光制作的微光纤F-P折射率传感器[J];光子学报;2009年01期

9 蔡浩原,崔大付,向四海,李亚亭,王于杰,陈翔;SPR实验中的噪声因素及其补偿方法研究[J];中国生物工程杂志;2003年10期

10 陈小龙;罗云瀚;徐梦云;张怡龙;何永红;唐洁媛;余健辉;张军;陈哲;;基于侧边抛磨光纤表面等离子体共振的折射率和温度传感研究[J];光学学报;2014年02期

相关会议论文 前2条

1 王健;孙颖;王丽英;朱晓楠;毕宁;林凡;宋大千;;基于二氧化钛包埋技术的SPR传感器[A];中国化学会第十五届全国有机分析及生物分析学术研讨会论文集[C];2009年

2 姚桂红;黄春芳;梁汝萍;邱建丁;;基于磁性分子印迹的SPR传感器构建及其农残检测应用[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年

相关博士学位论文 前9条

1 兰国强;基于液体棱镜耦合方式的表面等离子体共振传感特性和应用研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 邹芳;镀高折射率纳米薄膜长周期光纤光栅传感特性研究[D];上海大学;2016年

3 丁金妃;光纤光栅折射率传感技术研究[D];浙江大学;2006年

4 王若晖;新型光纤气体折射率传感器研究[D];西北大学;2014年

5 景宁;宏弯曲塑料光纤折射率传感特性研究[D];吉林大学;2015年

6 汪扬春;光纤折射率传感和信号解调技术研究[D];浙江大学;2010年

7 包鸣;纳米薄膜界面的表面等离子体共振效应的研究[D];华东师范大学;2012年

8 张颖颖;表面等离子体共振(SPR)传感技术及在介质复折射率测量中的应用[D];南京理工大学;2009年

9 魏勇;纤维集成SPR传感器研究[D];哈尔滨工程大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵娜;光纤温度、折射率传感器研究[D];西安石油大学;2015年

2 韩梅梅;基于回音壁模式的薄壁微管折射率传感器的特性研究[D];天津大学;2014年

3 任琦睿;STMS型光纤液体折射率传感器的研究[D];太原理工大学;2016年

4 吴明宇;基于飞秒激光加工的微孔单模光纤液体折射率传感器研究[D];吉林大学;2016年

5 邱旭徽;表面等离子体共振倾斜光纤光栅折射率传感与解调新方法研究[D];暨南大学;2016年

6 吴磊;基于MF与LPFG磁场传感方案的改进与设计[D];西安邮电大学;2016年

7 沈学可;聚合物集成波导折射率传感器研究[D];东南大学;2016年

8 谢灵骁;高灵敏度光学折射率传感系统的研制[D];大连理工大学;2016年

9 毛嘉;基于光纤多模干涉和倏逝场效应的折射率传感器研究[D];天津理工大学;2016年

10 张晨亮;空心光纤中的多模干涉及在折射率传感中的应用[D];天津大学;2009年



本文编号:2452187

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2452187.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户e334f***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com