基于金溅射的侧边抛磨塑料光纤SPR传感器

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表面等离子体共振(SPR)是一种利用光学倏逝波与金属表面等离子体波(SPW)达到共振,来确定金属层与介质层(分析物)界面的折射率变化的光学现象。由于SPR传感器对环境折射率的变化十分敏感,具有响应速度快、抗电磁干扰能力强、集成性好、体积小等特点,在环境水质监察、疾病防控等方面被广泛应用。光纤型SPR传感器系统其独特的优势在于能够改变光纤探针的几何形状,并且具有制备成本低、可远程检测、可重复使用及回收等优势,成为近年来研究热点。本文主要研究侧边抛磨光纤表面等离子体传感器,不仅具有结构简单、低成本、易制备等优点,在实用性方面也具有很大潜力。本文通过对塑料光纤进一步修饰加工,制备高性能、低成本的侧边抛磨塑料光纤金膜SPR传感器,并对其在设计、制备以及折射率传感响应特性等环节进行优化,最后探究了新型SPR传感器的灵敏度。本文主要包括如下内容:1)通过对SPR理论推导研究,优化侧边抛磨金溅射POF-SPR传感器的制备工艺。考虑到塑料光纤几何形状的易设计性以及制作处理难度,将U型结构和侧边抛磨方法结合起来,采用机械光纤研磨法,经过粗抛、精抛、乙酸乙酯浸泡等方法对塑料光纤纤芯进行处理,为下一步研究制备POF-SPR折射率传感器提供了光纤倏逝场基底。2)塑料光纤纤芯镀金膜,磁控溅射镀膜机通过加压启辉,使氩原子轰击金靶,在暴露的塑料光纤纤芯窗口位置淀积了厚度为纳米量级的金膜,制备出侧边抛磨的塑料光纤表面等离子体共振折射率传感器。3)搭建了POF-SPR测试平台,测试了本文制备的U型侧边抛磨金溅射POF-SPR传感器对外界液体环境折射率的变化,使用SPR简谐波的移动分析结果,发现在外界液体折射率从1.333到1.406的变化中时,共振波长位置从528.9nm变化到625.4nm,其灵敏度为1233nm/RIU。
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