新型结构的光纤表面等离子体共振传感器及其生化应用研究

发布时间:2018-01-16 19:06

  本文关键词:新型结构的光纤表面等离子体共振传感器及其生化应用研究 出处:《深圳大学》2017年博士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 光纤SPR传感器 特异性检测 D型光子晶体光纤 折射率检测范围可调


【摘要】:光纤表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器不但具备光纤传感器体积小、能耗低、检测快速、抗电磁干扰、可实时在线检测等优点,同时还具备SPR检测技术的高效、灵敏、检测无需标记、可进行实时动态检测、耗样量极少等特点,已经成为目前生化检测传感领域的研究热点。本论文理论和实验研究了各种类型的新型结构光纤SPR传感器,同时也开展了光纤SPR传感器的生化应用研究。本论文主要研究工作和成果如下:1.通过建立一套传感层轴向分布不均匀的光纤SPR传感器工作模型,分别研究了入射光波模式和传感层的厚度不均匀分布这两个重要因素对传感器性能的影响。结果表明高阶的入射光波模式会为传感器带来高的灵敏度,但同时也带来了低的品质因子;在传感层厚度分布不均匀的情况下,传感区长度对传感器性能的影响较为明显。2.研制了一种应用于免疫学检测的光纤SPR传感器。在光纤SPR传感器表面进行生物分子特异性检测膜修饰,将经过修饰的传感器用于检测特异性分子和非特异性分子。实验结果表明,传感器对特异性分子有明显的响应,对非特异性分子基本无反应。光纤SPR传感器结合特异性检测膜能有效应用于免疫学检测。3.制作了一种新颖的半圆柱面光纤SPR传感器,并将其应用于化学溶液浓度的检测当中。相比于传统光纤SPR传感器,半圆柱面光纤SPR传感器的制作更为简单、方便,而且两者灵敏度几乎一致。将半圆柱面光纤SPR传感器用于氯化钠、葡萄糖和蛋白质溶液浓度的检测,实验结果表明,传感器对不同的化学溶液具有不同的响应灵敏度,其中对蛋白质分子具有极高的检测灵敏度,且为50.58 nm/%。4.实验实现了D型光子晶体光纤SPR传感器,这种传感器目前在国内外仍基本处于理论研究阶段。传感器的SPR共振峰最低点随外部折射率的变化,既具有波长移动,还具有光强度变化,因此可以同时使用波长调制和光强度调制来获取传感信号。实验结合这两种调制方式,首次提出了一种提高分辨率的二维(2D)调制方法。作为一种新型调制方法,2D调制方法获得了6.53×10-5RIU的分辨率,比波长调制和光强度调制的分辨率都要高。5.首次提出了一种折射率检测范围可调节的新型光纤SPR传感器—基于纳米多孔SiO2介质层的液芯光纤SPR传感器。通过调节纳米多孔SiO2介质层的折射率,传感器可用于不同折射率区间的检测,论文中研究了高(1.42-1.44)、低(1.33-1.35)两个折射率区间的例子,结果表明只要选择合适的纳米多孔SiO2介质折射率,传感器能很好地工作于这两个区间,不仅如此,传感器的检测性能以及工作波段同样可以通过调节纳米多孔SiO2介质层的折射率来调节。
[Abstract]:Optical fiber surface plasmon resonance (fiber-optic surface plasmon resonance) surface Plasmon Resonance (Plasmon) sensor not only has the advantages of small size, low energy consumption and fast detection. It has the advantages of anti-electromagnetic interference, real-time on-line detection and so on. At the same time, it has the advantages of high efficiency and sensitivity of SPR detection technology, no marking, real-time dynamic detection, very little sample consumption and so on. It has become a research hotspot in the field of biochemical sensing. In this paper, a variety of novel structured fiber optic SPR sensors have been studied theoretically and experimentally. At the same time, the biochemical application of optical fiber SPR sensor is also studied. The main work and results of this thesis are as follows: 1. Through the establishment of a set of optical fiber SPR sensor operating model with non-uniform axial distribution of sensor layer. The effects of two important factors, the incident light mode and the uneven thickness distribution of the sensing layer, on the performance of the sensor are studied respectively. The results show that the high order incident light mode can bring high sensitivity to the sensor. But it also brings low quality factor. In the case of uneven thickness distribution of the sensing layer. The effect of the length of the sensing region on the performance of the sensor is obvious. 2. A fiber optic SPR sensor for immunological detection is developed. The biomolecular specific detection membrane is modified on the surface of the optical fiber SPR sensor. The modified sensors are used to detect specific and non-specific molecules. The experimental results show that the sensor has a significant response to the specific molecules. Optical fiber SPR sensor combined with specific detection membrane can be effectively used in immunological detection. 3. A novel semicircular fiber optic SPR sensor has been fabricated. Compared with the conventional optical fiber SPR sensor, the fabrication of semicircular fiber optic SPR sensor is simpler and more convenient. The semicircular cylindrical fiber optic SPR sensor is used to detect the concentration of sodium chloride, glucose and protein solution. The sensor has different sensitivity to different chemical solutions, and it has a high sensitivity to protein molecules. And it is 50.58 nm / r / 4. The D-type photonic crystal fiber SPR sensor is realized experimentally. At present, the sensor is still in the theoretical research stage at home and abroad. The lowest point of the SPR resonance peak of the sensor changes with the external refractive index, not only has the wavelength shift, but also has the light intensity change. Therefore, both wavelength modulation and light intensity modulation can be used to obtain the sensing signal. A 2D modulation method is proposed to improve the resolution for the first time. As a new modulation method, the resolution of 6.53 脳 10 ~ (-5) RIU is obtained. The resolution of specific wavelength modulation and light intensity modulation is high. 5. A novel optical fiber SPR sensor with adjustable refractive index detection range is proposed for the first time, which is a liquid-core optical fiber SP based on nano-porous SiO2 dielectric layer. R sensors. By adjusting the refractive index of the nano-porous SiO2 dielectric layer. The sensor can be used to detect different refractive index regions. In this paper, two refractive index ranges of high refractive index (1.42-1.44) and low refractive index (1.33-1.35) are studied. The results show that the sensor can work well in these two regions as long as the appropriate refractive index of nano-porous SiO2 medium is selected. The detection performance and working band of the sensor can also be adjusted by adjusting the refractive index of nanometer porous SiO2 dielectric layer.
【学位授予单位】:深圳大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 蔡春平,高秀敏;光纤弯曲与抗弯曲光纤[J];应用光学;1996年03期

2 范明海,王寿泰,徐传骧;紫外光固化塑料光纤包层材料[J];光纤与电缆及其应用技术;1997年06期

3 范明海,王寿泰,徐传骧;塑料光纤包层的研究[J];上海交通大学学报;1998年09期

4 Ies Aseere;光纤互连正成为主流技术[J];今日电子;2000年12期

5 邱小波;;浅析在生产中对光纤性能参数的控制[J];光纤与电缆及其应用技术;2006年01期

6 秦大甲;国外传感用特殊光纤的发展动态[J];光纤与电缆及其应用技术;1994年02期

7 ;光纤及其传输理论[J];中国光学与应用光学文摘;2001年03期

8 许英;带状光纤熔接特点与工艺[J];有线电视技术;2004年13期

9 尚守锋;顾庆昌;陈伟;;浅谈光纤熔接技术[J];科技信息;2012年07期

10 吴国盛;;光纤的断面分析[J];光纤与电缆及其应用技术;1987年04期

相关会议论文 前10条

1 俞华;黄本华;刘炯;洪留明;;光纤剥离力的影响因素分析[A];光纤材料产业技术创新战略联盟(试点)推进暨学术研讨会论文集[C];2012年

2 薛梦驰;;光纤的弯曲损耗、抗弯曲光纤标准G.657及试验[A];中国通信学会2007年光缆电缆学术年会论文集[C];2007年

3 赵建东;贺作为;王德荣;;适用于光纤到户的抗弯曲光纤[A];中国通信学会2006年光缆学术年会论文集[C];2006年

4 汪洪海;程铭;;DMD在高贝~(?)光纤测试中的应用[A];中国通信学会2002年光缆电缆学术年会论文集[C];2002年

5 宋君;王樯;王德荣;;光缆中光纤PMD特性的研究[A];中国通信学会2006年光缆学术年会论文集[C];2006年

6 张少飞;陈文建;;光纤传像束串扰率的测量研究[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年

7 黄方平;;光纤初次涂层模量测试方法[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年

8 吴平辉;隋成华;魏高尧;;纳米光纤的光学传输特性及其应用[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年

9 迟泽英;陈文建;李武森;蔡振治;;无源光纤传像技术军事应用研究[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

10 崔得东;郝重阳;宁瑾歌;;制导光纤弯曲损耗研究[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(E 光电子器件技术专题)[C];2006年

相关重要报纸文章 前4条

1 亨通光纤科技有限公司 俞亮 郭浩林 陆国庆 焦猛 廖平录;耐高温光纤开拓光纤应用新市场[N];人民邮电;2013年

2 严尉镇;天气炎热 4种耐高温光纤显身手[N];人民邮电;2014年

3 江苏亨通光电股份公司 尹纪成 王英明 周春东 窦方芹;2010年光纤产业产能突破1亿芯公里[N];通信产业报;2011年

4 本报记者 冯健;光纤市场趋稳 行业竞争加剧[N];中国电子报;2010年

相关博士学位论文 前10条

1 卫正统;微纳光纤倏逝场特性及微污染传感技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 张强;全光纤低频振动传感器关键技术研究[D];重庆大学;2015年

3 孙将;基于强耦合波双芯光纤的多波长激光器和强激光少模光纤的研究[D];北京交通大学;2016年

4 刘超;光纤声光可调谐滤波器的特性研究及应用[D];北京交通大学;2016年

5 周航;高效率光纤合束器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2015年

6 赵瑞峰;双芯光纤的理论研究及新型双芯光纤全接入连接器的研制[D];北京交通大学;2013年

7 杨红;空心光纤用于智能结构自诊断、自修复的研究[D];南京航空航天大学;2001年

8 张文定;光纤中基于声光作用的光调控及其应用[D];南开大学;2013年

9 段德稳;耐高温微型光纤干涉传感器研究[D];重庆大学;2012年

10 周恩宇;增益导引—折射率反导引大模场光纤的设计、模拟及实验研究[D];复旦大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 吴继旋;基于微纳光纤的磁场可调谐器件的理论与实验研究[D];天津理工大学;2015年

2 孙慧慧;光纤内马赫泽德干涉微腔的飞秒激光制备及温盐传感特性[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 柯华恒;基于光功率探测型光纤熔接机五维自动对准系统的研究与设计[D];福建师范大学;2015年

4 陈施洁;基于LP_(21)模式的单光纤光镊系统研究[D];浙江大学;2015年

5 刘凌辉;长距离锥形光纤灯的研究[D];河南师范大学;2015年

6 柳媛瑾;短距离光纤应变传感系统[D];复旦大学;2014年

7 钱文婷;光纤延迟线环境适应性及精度研究[D];电子科技大学;2015年

8 范稷骁;基于熔融拉锥光纤对光纤传输耦合效率影响的研究[D];南京邮电大学;2015年

9 郑兴娟;弯曲不敏感少模光纤的优化[D];北京交通大学;2016年

10 郭燕;基于热极化双孔光纤的电调谐光开关的研究[D];北京交通大学;2016年



本文编号:1434404

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/1434404.html


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

版权申明:资料由用户f7b7d***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