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光纤传感技术目前在航天、铁路桥梁、石油、生物等行业有着越来越广泛的应用。微结构光纤是近期发展的一种新型光纤,除了在大功率激光器、光通信等方面的应用外,此种光纤还可以用于生物化学传感领域。由于有着灵敏度高、所需待测物少、成本低等优势,微结构光纤传感受到了国内外的广泛关注。本论文对一种新型的特种微结构光纤—空气悬浮芯微结构光纤(Air Suspended Core Microstructured Fiber)在传感方面的性能进行了理论和实验方面的研究,并探索了此光纤在生物化学传感方面的应用。主要研究内容如下:1.建立了空气悬浮芯微结构光纤(后面简称ASC光纤)的数学模型,模拟了ASC光纤在纤芯外不同介质下的倏逝场强度分布。2.测量了芯径2μm ASC光纤的传输性能,测得ASC光纤在532 nm的损耗约为0.16 d B/cm并且可以保证单模传输。3.利用芯径2μm ASC光纤作为探针对Cd Te/Cd S/Zn S量子点水溶液荧光进行了探测,结果表明,在待测物体积仅需n L级别的情况下,前向探测与背向探测的灵敏度分别为5 n M和1 n M。4.利用芯径2μm ASC光纤进行了一系列化学物质的传感探测。在固体激光器亚毫瓦级的泵浦功率下,使用20 cm长的ASC光纤观察到了纯水中水分子在3438 cm-1处的拉曼峰;在毫瓦级的激光泵浦功率下,使用10 cm长的ASC光纤观察到了丙酮在830 cm-1、1730 cm-1、2955 cm-1等三个特征拉曼峰以及甲醇在2870 cm-1、2969 cm-1等两个特征拉曼峰。5.在前向探测的条件下,使用10 cm长度的芯径1μm ASC光纤对生物化学材料进行了传感探测。分别对罗丹明B水溶液和Cd Te/Cd S/Zn S核壳量子点水溶液的荧光性质进行了检测,两种荧光物质的探测极限分别是50 n M和1 n M,可进行高灵敏度探测。另外,使用芯径1μm ASC光纤成功观察到了苯甲醇的全部拉曼峰和乙二醇在2948 cm-1处的特征拉曼峰。综上所述,基于空气悬浮芯光纤的传感系统具有灵敏度高、待测样品体积小(n L级别)、低成本、小型化等优势,可以用于荧光标记的生物分子(蛋白质、DNA等)、微生物及肿瘤细胞等的检测;并且在水质检测方面具有较好的应用潜力。