高灵敏度的光子晶体光纤传感器研究

来源 :华北水利水电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouyueying
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基于表面等离子共振的光子晶体光纤传感器解决了光纤传感器的相位匹配问题和待测液体填充问题。因其具有体积小、灵敏度高、设计灵活等优势,在系统集成和远程传感方面具有广阔的应用前景而受到关注。“互联网+”的理念对传感器的应用场景也具有指导作用,浏览器端/服务器端的软件结构降低了客户端开发的难度,可以方便地实现光纤传感器研究数据的共享。本论文按照光子晶体光纤传感器的镀膜特点将光子晶体光纤传感器分成四类,归纳这四类光纤传感器的特点。结合光纤传感器的应用场景分别在高灵敏度检测、高动态折射率检测范围和简化分析物填充操作三个方面研究了三种结构的光子晶体光纤传感器。第一,研究具有椭圆空气孔的D形光子晶体光纤传感器,调整空气孔参数和打磨深度,实现了高达10200 nm/RIU的波长灵敏度和501.92 RIU-1的幅值灵敏度。第二,研究双芯光子晶体光纤传感器,结合表面等离子体共振原理和耦合理论实现高动态折射率检测范围。优化参数后,液孔与纤芯包层第一层空气孔的包络线相切,灵敏度为4028 nm/RIU,R2值为0.99822,具有良好的线性度。第三,研究带勒洛三角形的光子晶体光纤传感器,引入较低折射率的液芯并增大弧半径得到灵敏度更高的光纤传感器。更进一步地,抛磨镀金膜通道置入分析物,不影响共振峰位置,可以方便的填充分析物,最大波长灵敏度为10200 nm/RIU,分辨率为9.8?10-6 RIU。最后,使用web技术搭建了小型的光子晶体光纤传感器数据查询平台,对局域网内的科研人员来说可直接通过浏览器访问到指定资源的原始数据和文献,也可以上传各自的研究数据,更容易实现数据直观展示和共享。论文中对三种光子晶体光纤传感器的研究成果可用作设计新型光子晶体光纤传感器的参考,在生物检测领域,有毒有害的有机物检测领域和食品安全检测领域会发挥重要的作用。
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