基于表面等离子体共振的新型微结构光纤传感研究

发布时间：2021-05-20 05:46

　　当今时代,无论是食品安全性、环境质量监测、还是医疗疾病诊断,应用的传感器都要求体形微小、免标记、传感灵敏、快速实时检测等特点,因此微型可集成的传感器的研究一直是国内外的前沿课题,对它的研究从未间断。基于表面等离子体共振（SPR）的微结构光纤（MOF）传感器与其他产品相比因其产品结构小巧,灵敏度较高,设计灵活多样等亮点,在系统元件的集成和长距离传感等相关技术方面占据广阔的市场应用前景。然而目前尚没有大批量产品化的MOF传感器面世,主要困难是空气孔内金属纳米镀膜的均匀性以及微小空气孔中待测液体的填充,严重限制了MOF传感器的发展和应用。因此,对于MOF结构设计以解决镀膜和待测液体填充是目前迫切需要处理的问题。本文针对MOF传感面临的主要困难设计了三种结构的MOF传感器,并结合有限元软件COMSOL Multiphysics对设计的三种传感器模型进行研究分析,分析不同参数下传感器的工作性能,实现传感器的参数优化。具体研究内容如下:第一,设计并研究了新D型MOF传感器,D型孔可无限扩充,将光纤浸入待测液体中,有效解决待测液体的填充问题,调整空气孔参数和纤芯距离,可实现待测液体折射率1.33-1... 

【文章来源】：华北水利水电大学河南省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 微结构光纤
    1.2 微结构光纤特性
    1.3 微结构光纤数值分析
        1.3.1 数值分析方法
        1.3.2 边界条件
        1.3.3 仿真软件COMSOL Multiphysics
    1.4 表面等离子共振原理
    1.5 基于SPR的微结构光纤传感器
        1.5.1 MOF-SPR传感技术研究进程
        1.5.2 MOF-SPR传感器典型结构
    1.6 论文主要内容与创新点
2 新D型孔微结构光纤传感器研究
    2.1 模型设计与计算
    2.2 结构参数分析
        2.2.1 D型空气孔
        2.2.2 包层空气孔排列方式
        2.2.3 中心空气孔直径
        2.2.4 D型孔与纤芯的垂直距离
        2.2.5 D型孔旋转角度
    2.3 本章小节
3 双通道微结构光纤传感器
    3.1 模型设计与计算
    3.2 结构参数分析
        3.2.1 介质层参数
        3.2.2 D型孔与纤芯的垂直距离
        3.2.3 灵敏度分析
        3.2.4 抛磨前后的效果对比
    3.3 本章小节
4 大孔凹槽型微结构光纤传感器
    4.1 模型设计与计算
    4.2 结构参数分析
        4.2.1 金膜厚度
        4.2.2 第一层空气孔直径
        4.2.3 抛磨距离
    4.3 本章小节
5 总结与展望
攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目目录
致谢
参考文献



本文编号：3197205