【摘 要】
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基于表面等离子体共振机理的光纤传感器已经被广泛应用于各个传感器领域,如生物医学、航空航天和食品检测等。磁流体由于其折射率可调的光学特性而成为磁场传感领域的研究热点。本文针对磁流体SPR光纤磁场传感技术进行研究,主要工作内容如下:（1）利用COMSOL中的模式分析对磁流体SPR光纤传感探头的参数进行仿真优化,优化结果为:当磁流体折射率范围在1.34-1.37时,最优化的包层直径为10.5μm,镀膜材
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基于表面等离子体共振机理的光纤传感器已经被广泛应用于各个传感器领域,如生物医学、航空航天和食品检测等。磁流体由于其折射率可调的光学特性而成为磁场传感领域的研究热点。本文针对磁流体SPR光纤磁场传感技术进行研究,主要工作内容如下:（1）利用COMSOL中的模式分析对磁流体SPR光纤传感探头的参数进行仿真优化,优化结果为:当磁流体折射率范围在1.34-1.37时,最优化的包层直径为10.5μm,镀膜材料为银,银膜厚度为50 nm,传感器的灵敏度为1.33nm/Oe。尽管银作为磁流体光纤SPR磁场传感器的镀膜材料,和金相比有较好的传感性能,但是和其他类型传感器的传感性能相比,其传感性能还有待提高。（2）石墨烯作为一种新型的超材料,可以激发表面等离基元,具有电导率可调特性,因此本文在银的表面增加一层石墨烯,仿真得到磁流体折射率在1.34-1.36范围内时,石墨烯—银结构的传感器的灵敏度相比未加石墨烯时提高了12.1%,同时损耗强度增大。因此,在SPR传感结构中增加一层石墨烯可以使传感探头的传感性能得到有效的提高。（3）最后对优化结构加工制作,主要包括光纤的刻蚀和镀膜,实验得到当氢氟酸的浓度32%时,光纤的刻蚀速率为0.56145μm/分钟,光纤的平均镀膜速度为14.3 nm/分钟,要获得50 nm厚度的银膜,镀膜时间为3-4分钟。
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