光纖表面等離子體共振傳感器多通道與實用化研究
發(fā)布時間：2020-12-02 11:49
表面等離子體共振（Surface plasmon resonance,SPR）傳感技術(shù)是一種新型的光電傳感技術(shù),廣泛應(yīng)用于生物檢測、藥物研發(fā)、食品安全等眾多領(lǐng)域�；赟PR原理的光纖SPR傳感器具有體積小、抗干擾能力強、可遠距離實時在線傳輸?shù)戎T多優(yōu)勢。光纖SPR傳感器是SPR傳感技術(shù)發(fā)展的一個必然趨勢,是傳感器實現(xiàn)集成化、微型化、高靈敏度、高可靠性的具體體現(xiàn)。論文就目前光纖SPR傳感器存在的多通道測量困難的問題以及實用化發(fā)展困難的問題做了以下研究:1、基于七芯光纖的反射式SPR三通道傳感器研究。利用裸光纖研磨技術(shù),將七芯光纖外圍的六個纖芯研磨成三對不同角度的對稱楔形面,構(gòu)建一種基于時分復用技術(shù)的反射式SPR三通道傳感器。并提出一種基于七芯光纖三通道的SPR多通道分段檢測方法,利用三組不同研磨角度的傳感探針分別檢測不同折射率范圍溶液,降低對光源、光譜儀的要求,為用窄帶寬高穩(wěn)定性的光源光譜儀進行SPR實驗研究奠定基礎(chǔ)。首次實驗上實現(xiàn)了光纖型SPR傳感器在1.333-1.395大檢測范圍內(nèi),平均靈敏度達7387.1 nm/RIU,最高靈敏度達8502.5 nm/RIU的超高靈敏度。2、塑料包...
【文章來源】：重慶三峽學院重慶市
【文章頁數(shù)】：58 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題研究背景
1.1.1 引言
1.1.2 光纖SPR傳感器發(fā)展歷程
1.1.3 光纖SPR傳感器分類
1.2 光纖SPR傳感器研究現(xiàn)狀
1.2.1 光纖SPR傳感器國外研究現(xiàn)狀
1.2.2 光纖SPR傳感器國內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.3 光纖SPR傳感器多通道研究進展
1.4 光纖SPR傳感器實用化研究進展
1.5 本文研究內(nèi)容
2 光纖SPR傳感器理論研究
2.1 光纖SPR傳感器理論基礎(chǔ)
2.1.1 光的傳播特性
2.1.2 光的全反射
2.1.3 倏逝波
2.1.4 光纖表面等離子體共振傳感
2.2 光纖SPR傳感器多通道實現(xiàn)方式
2.3 基于光纖包層傳感的SPR傳感器實用化實現(xiàn)方式
2.4 本章小結(jié)
3 基于時分復用的七芯光纖三通道SPR傳感器
3.1 七芯光纖三通道SPR傳感器仿真計算
3.2 七芯光纖三通道SPR傳感器結(jié)構(gòu)與制作
3.2.1 實驗系統(tǒng)搭建
3.2.2 七芯光纖研磨
3.2.3 七芯光纖傳感探針制作
3.3 七芯光纖三通道SPR傳感器實驗與結(jié)果
3.4 結(jié)論
3.5 本章小結(jié)
4 基于波分復用的雙傾斜角結(jié)構(gòu)雙通道光纖SPR傳感器
4.1 玻璃包層光纖雙傾斜角結(jié)構(gòu)SPR傳感器研究
4.1.1 SPR入射角對共振谷動態(tài)范圍的影響仿真
4.1.2 玻璃包層雙傾斜角光纖SPR傳感器結(jié)構(gòu)
4.1.3 探針制作與實驗裝置搭建
4.1.4 雙傾斜結(jié)構(gòu)SPR傳感器實驗結(jié)果
4.2 塑料包層光纖與玻璃包層光纖聯(lián)合應(yīng)用的雙通道光纖SPR傳感器研究
4.2.1 雙通道SPR傳感器傳感探針結(jié)構(gòu)
4.2.2 雙通道SPR傳感器性能測試結(jié)果
4.3 本章小結(jié)
5 基于光纖包層傳感的實用型SPR傳感器
5.1 光纖包層SPR傳感器原理與結(jié)構(gòu)
5.1.1 正對焊接與偏芯焊接單模光纖傳輸光場
5.1.2 正對焊接與偏芯焊接漸變折射率多模光纖傳輸光場
5.1.3 正對焊接與偏芯焊接階躍折射率多模光纖傳輸光場
5.2 光纖包層SPR傳感器性能測試裝置搭建
5.3 光纖包層SPR傳感器性能測試結(jié)果與分析
5.4 光纖包層SPR傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
5.4.1 不同傳感光纖長度優(yōu)化
5.4.2 不同傳感光纖偏芯位移量優(yōu)化
5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的論文與研究成果清單
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于光子晶體光纖交叉敏感分離的磁場溫度傳感研究[J]. 吳倩,張諸宇,郭曉晨,施偉華. 物理學報. 2018(18)
[2]基于表面等離子體共振的光纖溫度傳感器[J]. 魏勇,胡江西,朱宗達,劉璐,彭峰. 中國激光. 2018(11)
[3]一種新型光子晶體光纖傳感器的設(shè)計及其檢測液體濃度的理論研究[J]. 周劍心,劉帥,魏來. 激光雜志. 2018(04)
[4]基于表面等離子體共振的微位移光纖傳感器[J]. 魏勇,蘇于東,劉春蘭,劉璐,朱宗達,張永慧. 激光與光電子學進展. 2018(04)
[5]基于U型結(jié)構(gòu)的單模光纖SPR折射率傳感器[J]. 薛萌,劉琨,王濤,常鵬翔,江俊峰,劉鐵根. 光子學報. 2017(10)
[6]High sensitivity D-shaped hole fiber temperature sensor based on surface plasmon resonance with liquid filling[J]. SIJUN WENG,LI PEI,JIANSHUAI WANG,TIGANG NING,JING LI. Photonics Research. 2017(02)
[7]基于側(cè)邊拋磨光纖表面等離子體共振的折射率和溫度傳感研究[J]. 陳小龍,羅云瀚,徐夢云,張怡龍,何永紅,唐潔媛,余健輝,張軍,陳哲. 光學學報. 2014(02)
本文編號：2895254
【文章來源】：重慶三峽學院重慶市
【文章頁數(shù)】：58 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題研究背景
1.1.1 引言
1.1.2 光纖SPR傳感器發(fā)展歷程
1.1.3 光纖SPR傳感器分類
1.2 光纖SPR傳感器研究現(xiàn)狀
1.2.1 光纖SPR傳感器國外研究現(xiàn)狀
1.2.2 光纖SPR傳感器國內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.3 光纖SPR傳感器多通道研究進展
1.4 光纖SPR傳感器實用化研究進展
1.5 本文研究內(nèi)容
2 光纖SPR傳感器理論研究
2.1 光纖SPR傳感器理論基礎(chǔ)
2.1.1 光的傳播特性
2.1.2 光的全反射
2.1.3 倏逝波
2.1.4 光纖表面等離子體共振傳感
2.2 光纖SPR傳感器多通道實現(xiàn)方式
2.3 基于光纖包層傳感的SPR傳感器實用化實現(xiàn)方式
2.4 本章小結(jié)
3 基于時分復用的七芯光纖三通道SPR傳感器
3.1 七芯光纖三通道SPR傳感器仿真計算
3.2 七芯光纖三通道SPR傳感器結(jié)構(gòu)與制作
3.2.1 實驗系統(tǒng)搭建
3.2.2 七芯光纖研磨
3.2.3 七芯光纖傳感探針制作
3.3 七芯光纖三通道SPR傳感器實驗與結(jié)果
3.4 結(jié)論
3.5 本章小結(jié)
4 基于波分復用的雙傾斜角結(jié)構(gòu)雙通道光纖SPR傳感器
4.1 玻璃包層光纖雙傾斜角結(jié)構(gòu)SPR傳感器研究
4.1.1 SPR入射角對共振谷動態(tài)范圍的影響仿真
4.1.2 玻璃包層雙傾斜角光纖SPR傳感器結(jié)構(gòu)
4.1.3 探針制作與實驗裝置搭建
4.1.4 雙傾斜結(jié)構(gòu)SPR傳感器實驗結(jié)果
4.2 塑料包層光纖與玻璃包層光纖聯(lián)合應(yīng)用的雙通道光纖SPR傳感器研究
4.2.1 雙通道SPR傳感器傳感探針結(jié)構(gòu)
4.2.2 雙通道SPR傳感器性能測試結(jié)果
4.3 本章小結(jié)
5 基于光纖包層傳感的實用型SPR傳感器
5.1 光纖包層SPR傳感器原理與結(jié)構(gòu)
5.1.1 正對焊接與偏芯焊接單模光纖傳輸光場
5.1.2 正對焊接與偏芯焊接漸變折射率多模光纖傳輸光場
5.1.3 正對焊接與偏芯焊接階躍折射率多模光纖傳輸光場
5.2 光纖包層SPR傳感器性能測試裝置搭建
5.3 光纖包層SPR傳感器性能測試結(jié)果與分析
5.4 光纖包層SPR傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
5.4.1 不同傳感光纖長度優(yōu)化
5.4.2 不同傳感光纖偏芯位移量優(yōu)化
5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的論文與研究成果清單
致謝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于光子晶體光纖交叉敏感分離的磁場溫度傳感研究[J]. 吳倩,張諸宇,郭曉晨,施偉華. 物理學報. 2018(18)
[2]基于表面等離子體共振的光纖溫度傳感器[J]. 魏勇,胡江西,朱宗達,劉璐,彭峰. 中國激光. 2018(11)
[3]一種新型光子晶體光纖傳感器的設(shè)計及其檢測液體濃度的理論研究[J]. 周劍心,劉帥,魏來. 激光雜志. 2018(04)
[4]基于表面等離子體共振的微位移光纖傳感器[J]. 魏勇,蘇于東,劉春蘭,劉璐,朱宗達,張永慧. 激光與光電子學進展. 2018(04)
[5]基于U型結(jié)構(gòu)的單模光纖SPR折射率傳感器[J]. 薛萌,劉琨,王濤,常鵬翔,江俊峰,劉鐵根. 光子學報. 2017(10)
[6]High sensitivity D-shaped hole fiber temperature sensor based on surface plasmon resonance with liquid filling[J]. SIJUN WENG,LI PEI,JIANSHUAI WANG,TIGANG NING,JING LI. Photonics Research. 2017(02)
[7]基于側(cè)邊拋磨光纖表面等離子體共振的折射率和溫度傳感研究[J]. 陳小龍,羅云瀚,徐夢云,張怡龍,何永紅,唐潔媛,余健輝,張軍,陳哲. 光學學報. 2014(02)
本文編號：2895254
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