光纤表面等离子体共振传感器多通道与实用化研究
发布时间：2020-12-02 11:49
表面等离子体共振（Surface plasmon resonance,SPR）传感技术是一种新型的光电传感技术,广泛应用于生物检测、药物研发、食品安全等众多领域。基于SPR原理的光纤SPR传感器具有体积小、抗干扰能力强、可远距离实时在线传输等诸多优势。光纤SPR传感器是SPR传感技术发展的一个必然趋势,是传感器实现集成化、微型化、高灵敏度、高可靠性的具体体现。论文就目前光纤SPR传感器存在的多通道测量困难的问题以及实用化发展困难的问题做了以下研究:1、基于七芯光纤的反射式SPR三通道传感器研究。利用裸光纤研磨技术,将七芯光纤外围的六个纤芯研磨成三对不同角度的对称楔形面,构建一种基于时分复用技术的反射式SPR三通道传感器。并提出一种基于七芯光纤三通道的SPR多通道分段检测方法,利用三组不同研磨角度的传感探针分别检测不同折射率范围溶液,降低对光源、光谱仪的要求,为用窄带宽高稳定性的光源光谱仪进行SPR实验研究奠定基础。首次实验上实现了光纤型SPR传感器在1.333-1.395大检测范围内,平均灵敏度达7387.1 nm/RIU,最高灵敏度达8502.5 nm/RIU的超高灵敏度。2、塑料包...
【文章来源】：重庆三峡学院重庆市
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 引言
1.1.2 光纤SPR传感器发展历程
1.1.3 光纤SPR传感器分类
1.2 光纤SPR传感器研究现状
1.2.1 光纤SPR传感器国外研究现状
1.2.2 光纤SPR传感器国内研究现状
1.3 光纤SPR传感器多通道研究进展
1.4 光纤SPR传感器实用化研究进展
1.5 本文研究内容
2 光纤SPR传感器理论研究
2.1 光纤SPR传感器理论基础
2.1.1 光的传播特性
2.1.2 光的全反射
2.1.3 倏逝波
2.1.4 光纤表面等离子体共振传感
2.2 光纤SPR传感器多通道实现方式
2.3 基于光纤包层传感的SPR传感器实用化实现方式
2.4 本章小结
3 基于时分复用的七芯光纤三通道SPR传感器
3.1 七芯光纤三通道SPR传感器仿真计算
3.2 七芯光纤三通道SPR传感器结构与制作
3.2.1 实验系统搭建
3.2.2 七芯光纤研磨
3.2.3 七芯光纤传感探针制作
3.3 七芯光纤三通道SPR传感器实验与结果
3.4 结论
3.5 本章小结
4 基于波分复用的双倾斜角结构双通道光纤SPR传感器
4.1 玻璃包层光纤双倾斜角结构SPR传感器研究
4.1.1 SPR入射角对共振谷动态范围的影响仿真
4.1.2 玻璃包层双倾斜角光纤SPR传感器结构
4.1.3 探针制作与实验装置搭建
4.1.4 双倾斜结构SPR传感器实验结果
4.2 塑料包层光纤与玻璃包层光纤联合应用的双通道光纤SPR传感器研究
4.2.1 双通道SPR传感器传感探针结构
4.2.2 双通道SPR传感器性能测试结果
4.3 本章小结
5 基于光纤包层传感的实用型SPR传感器
5.1 光纤包层SPR传感器原理与结构
5.1.1 正对焊接与偏芯焊接单模光纤传输光场
5.1.2 正对焊接与偏芯焊接渐变折射率多模光纤传输光场
5.1.3 正对焊接与偏芯焊接阶跃折射率多模光纤传输光场
5.2 光纤包层SPR传感器性能测试装置搭建
5.3 光纤包层SPR传感器性能测试结果与分析
5.4 光纤包层SPR传感器结构参数优化
5.4.1 不同传感光纤长度优化
5.4.2 不同传感光纤偏芯位移量优化
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文与研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光子晶体光纤交叉敏感分离的磁场温度传感研究[J]. 吴倩,张诸宇,郭晓晨,施伟华. 物理学报. 2018(18)
[2]基于表面等离子体共振的光纤温度传感器[J]. 魏勇,胡江西,朱宗达,刘璐,彭峰. 中国激光. 2018(11)
[3]一种新型光子晶体光纤传感器的设计及其检测液体浓度的理论研究[J]. 周剑心,刘帅,魏来. 激光杂志. 2018(04)
[4]基于表面等离子体共振的微位移光纤传感器[J]. 魏勇,苏于东,刘春兰,刘璐,朱宗达,张永慧. 激光与光电子学进展. 2018(04)
[5]基于U型结构的单模光纤SPR折射率传感器[J]. 薛萌,刘琨,王涛,常鹏翔,江俊峰,刘铁根. 光子学报. 2017(10)
[6]High sensitivity D-shaped hole fiber temperature sensor based on surface plasmon resonance with liquid filling[J]. SIJUN WENG,LI PEI,JIANSHUAI WANG,TIGANG NING,JING LI. Photonics Research. 2017(02)
[7]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]. 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. 光学学报. 2014(02)
本文编号：2895254
【文章来源】：重庆三峡学院重庆市
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 引言
1.1.2 光纤SPR传感器发展历程
1.1.3 光纤SPR传感器分类
1.2 光纤SPR传感器研究现状
1.2.1 光纤SPR传感器国外研究现状
1.2.2 光纤SPR传感器国内研究现状
1.3 光纤SPR传感器多通道研究进展
1.4 光纤SPR传感器实用化研究进展
1.5 本文研究内容
2 光纤SPR传感器理论研究
2.1 光纤SPR传感器理论基础
2.1.1 光的传播特性
2.1.2 光的全反射
2.1.3 倏逝波
2.1.4 光纤表面等离子体共振传感
2.2 光纤SPR传感器多通道实现方式
2.3 基于光纤包层传感的SPR传感器实用化实现方式
2.4 本章小结
3 基于时分复用的七芯光纤三通道SPR传感器
3.1 七芯光纤三通道SPR传感器仿真计算
3.2 七芯光纤三通道SPR传感器结构与制作
3.2.1 实验系统搭建
3.2.2 七芯光纤研磨
3.2.3 七芯光纤传感探针制作
3.3 七芯光纤三通道SPR传感器实验与结果
3.4 结论
3.5 本章小结
4 基于波分复用的双倾斜角结构双通道光纤SPR传感器
4.1 玻璃包层光纤双倾斜角结构SPR传感器研究
4.1.1 SPR入射角对共振谷动态范围的影响仿真
4.1.2 玻璃包层双倾斜角光纤SPR传感器结构
4.1.3 探针制作与实验装置搭建
4.1.4 双倾斜结构SPR传感器实验结果
4.2 塑料包层光纤与玻璃包层光纤联合应用的双通道光纤SPR传感器研究
4.2.1 双通道SPR传感器传感探针结构
4.2.2 双通道SPR传感器性能测试结果
4.3 本章小结
5 基于光纤包层传感的实用型SPR传感器
5.1 光纤包层SPR传感器原理与结构
5.1.1 正对焊接与偏芯焊接单模光纤传输光场
5.1.2 正对焊接与偏芯焊接渐变折射率多模光纤传输光场
5.1.3 正对焊接与偏芯焊接阶跃折射率多模光纤传输光场
5.2 光纤包层SPR传感器性能测试装置搭建
5.3 光纤包层SPR传感器性能测试结果与分析
5.4 光纤包层SPR传感器结构参数优化
5.4.1 不同传感光纤长度优化
5.4.2 不同传感光纤偏芯位移量优化
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文与研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光子晶体光纤交叉敏感分离的磁场温度传感研究[J]. 吴倩,张诸宇,郭晓晨,施伟华. 物理学报. 2018(18)
[2]基于表面等离子体共振的光纤温度传感器[J]. 魏勇,胡江西,朱宗达,刘璐,彭峰. 中国激光. 2018(11)
[3]一种新型光子晶体光纤传感器的设计及其检测液体浓度的理论研究[J]. 周剑心,刘帅,魏来. 激光杂志. 2018(04)
[4]基于表面等离子体共振的微位移光纤传感器[J]. 魏勇,苏于东,刘春兰,刘璐,朱宗达,张永慧. 激光与光电子学进展. 2018(04)
[5]基于U型结构的单模光纤SPR折射率传感器[J]. 薛萌,刘琨,王涛,常鹏翔,江俊峰,刘铁根. 光子学报. 2017(10)
[6]High sensitivity D-shaped hole fiber temperature sensor based on surface plasmon resonance with liquid filling[J]. SIJUN WENG,LI PEI,JIANSHUAI WANG,TIGANG NING,JING LI. Photonics Research. 2017(02)
[7]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]. 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. 光学学报. 2014(02)
本文编号：2895254
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