基于表面等离子体的双芯光纤折射率传感特性研究

发布时间：2021-01-03 04:01

　　随着现代光电子技术的发展,光纤传感器以其结构简单、耐高温和抗电磁干扰等特点被越来越多的应用在工农业生产、军事装备、环境监测、生物化学等众多领域。折射率参数作为水质监测传感以及生物化学指标评价中的关键参数,如何采用光学方法快速、准确地实现液体折射率的测量是近年来国内外光纤传感领域的研究热点。鉴于上述实际工程需求,本文提出了一种基于表面等离子体共振原理的D型双芯光纤折射率传感器方案,并对该折射率传感方案进行深入的理论仿真分析和大量的实验研究工作,论文主要内容包括:首先,在大量查阅国内外相关文献的基础上,对光纤折射率传感技术的研究现状和意义进行了介绍,重点分析了表面等离子体共振技术,对其产生的机理、方法和存在的优缺点进行了详细的论述。其次,从理论上对表面等离子体共振原理进行了深入的研究,分析了倏逝场原理、表面等离子波原理以及双芯光纤耦合原理,讨论了表面等离子体共振的产生的机理以及折射率传感模型的建立和分析方法。再次,用COMSOL Multiphysics软件对D型双芯光纤折射率传感特性进行了深入的仿真分析与数值计算,研究了侧边抛磨式D型双芯光纤结构中的抛磨角度、抛磨深度、金属薄膜厚度与被测... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

COMSOL模型建立

a) 40μm b) 42.5μm c) 44μm图 3-6 不同深度抛磨结构图取抛磨角度为 0°时对光纤进行侧抛磨，会出现三种不同的抛磨结构，即双芯相切，切接近心芯和切一多半芯，之后分别进行不同抛磨深度的功可以得到图 3-7 所示。a) 40μm b) 42.5μm c) 44μm图 3-7 不同抛磨深度的功率分布图

- 25 -a) 40μm b) 42.5μm c) 44μm图 3-7 不同抛磨深度的功率分布图图 3-7 为抛磨不同深度的双芯光纤的功率分布图，对于抛磨不同深度时面等离子体共振的能量有所不同，可以看出抛磨深度为 40μm 时，能量纤芯，激发的能量弱；而抛磨深度为 44μm 时，光纤纤芯破坏较大，其数都被吸收了；而抛磨深度为 42.5μm 时，激发的能量强，效果也比其明显。过观察图 3-8 中 0°抛磨深度的损耗损耗对比，可以看出在 0°进行光纤侧，其抛磨深度为 40μm、42.5μm、44μm 的光场的损耗都会出现明显的损且随着波长的增加其损耗出现一系列增加，对于 40μm 的损耗图，由于仅抛磨到一小部分，所以对于其倏逝场和共振波长都会有影响，也会影器强度的变化；而 44μm 的抛磨已经超过纤芯，此时纤芯虽然抛磨面是


本文编号：2954272