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表面等离子共振是一种发生在金属层与电介质界面的物理光学现象。其对电介质折射率变化非常敏感。纤锥等离子共振传感器,是将纤锥与等离子共振传感技术相结合的新型传感器。在生物特征传感、环境监测、材料固化监测等领域有广阔的应用前景。本文研究内容如下:
(1)从色散曲线角度出发,分析表面等离子共振条件。讨论金属种类、膜厚、介质折射率对表面等离子共振光谱的影响。
(2)提出2×2纤锥表面等离子共振传感器的设计方案。2×2纤锥表面镀膜区为传感区。根据2×2纤锥表面等离子传感器分光特点,分析光在镀膜区域传输特性,给出2×2纤锥表面等离子传感器的数值模型。
(3)设计并组装了光纤拉锥装置,拉制附加损耗为0.45dB的2×2纤锥。根据2×2纤锥外形特点,设计专用的光纤夹具和旋转镀膜装置,可在纤锥表面均匀蒸镀银膜。所用银丝长度为7mm时,用台阶仪测得所镀膜厚为30~40nm。
(4)搭建基于波长调制的2×2纤锥表面等离子共振传感装置,对甘油水溶液折射率进行检测。利用MATLAB中小波函数对所测信号的数据进行sym小波滤波,去除噪音。所用光源为LED光源,其波长范围是1426nm~1626nm,通过调节甘油水溶液浓度来调节其折射率,实验中折射率在1.448~1.4515范围内变化时,共振波长在1450nm~1593nm移动,系统传感分辨率达2.448×10-5RIU。
本论文的工作为2×2纤锥表面等离子共振在液体折射率实时检测方面的应用进行了有益的探索。