本文選題：光子晶體光纖傳感 + 表面等離子體共振　； 參考：《南京郵電大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：光子晶體光纖因其靈活多變的結(jié)構(gòu)和獨特新穎的特性在傳感領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注,光子晶體光纖傳感器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、可在線遠(yuǎn)距離實時檢測等優(yōu)點,在食品檢測、生化藥劑以及環(huán)境檢測等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。而基于表面等離子體共振效應(yīng)的光子晶體光纖傳感技術(shù)和基于定向耦合效應(yīng)的光子晶體光纖傳感技術(shù)也因其超高的靈敏度受到廣泛的關(guān)注和研究。因此對基于這兩種效應(yīng)的光子晶體光纖傳感特性的研究具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。本文提出了基于表面等離子共振效應(yīng)和定向耦合效應(yīng)兩種機制的光子晶體光纖折射率傳感結(jié)構(gòu),使用全矢量有限元軟件COMSOL Multiphysics在完美匹配層的邊界條件配合下對該傳感光纖的特性進(jìn)行仿真分析,同時對影響光子晶體光纖折射率傳感特性的參量進(jìn)行分析討論。該傳感器在低折射率區(qū)(nanbg)即1.32~1.44的范圍內(nèi)靈敏度最高可達(dá)13500nm/RIU,高折射率區(qū)(nanbg)即1.46~1.52時折射率靈敏度可達(dá)28700nm/RIU,提高了折射率傳感的動態(tài)檢測范圍和靈敏度。此外,本文針對折射率的測量容易受到溫度的影響以及在光子晶體光纖空氣孔中鍍膜的困難性和將空氣孔作為微流體通道造成的重復(fù)檢測使用不便等問題,提出了基于表面等離子體共振和定向耦合的D型結(jié)構(gòu)光子晶體光纖雙參量傳感器。該傳感器在-10oC~80oC的范圍內(nèi)具有11.6nm/oC的溫度靈敏度,在1.34~1.44的折射率范圍內(nèi)靈敏度最高可達(dá)26000nm/RI U。該折射率和溫度雙參量傳感器在在濃度測量、環(huán)境檢測、生化反應(yīng)檢測等領(lǐng)域具有較大的潛在應(yīng)用價值。
[Abstract]:Photonic crystal fiber (PCF) has attracted wide attention in the field of sensing because of its flexible and changeable structure and unique characteristics. PCF sensor has the advantages of small size, simple structure, on-line long-distance real-time detection and so on, so it can be used in food detection. Biochemical agents and environmental detection have a wide range of application prospects. However, photonic crystal fiber sensing technology based on surface plasmon resonance effect and photonic crystal fiber sensing technology based on directional coupling effect have also received extensive attention and research because of its high sensitivity. Therefore, the research on the sensing characteristics of photonic crystal fiber based on these two effects is of great significance and application value. In this paper, a photonic crystal fiber refractive index sensing structure based on surface plasmon resonance effect and directional coupling effect is proposed. The full-vector finite element software COMSOL Multiphysics is used to simulate the properties of the sensing fiber under the boundary condition of perfectly matched layer, and the parameters affecting the refractive index sensing characteristics of photonic crystal fiber are analyzed and discussed. The sensor has the highest sensitivity of 13500 nm / r IUand the high refractive index region of 1.46 ~ 1.52 in the low refractive index region (1.32 ~ 1.44), and the refractive index sensitivity of 1.46 ~ 1.52 is 28700nm / r RIU. the dynamic detection range and sensitivity of the refractive index sensor are improved. In addition, the measurement of refractive index is vulnerable to the influence of temperature, the difficulty of coating in the air hole of photonic crystal fiber and the inconvenience of repeated detection caused by using air hole as a micro-fluid channel. A D type photonic crystal fiber double parameter sensor based on surface plasmon resonance (SPR) and directional coupling is proposed. The sensor has the temperature sensitivity of 11.6nm/oC in the range of -10oC ~ 80oC and the highest sensitivity of 26000nm/RI U in the refractive index range of 1.34 ~ 1.44. The dual parameter sensor of refractive index and temperature has great potential application value in the field of concentration measurement, environmental detection, biochemical reaction detection and so on.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN253

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本文編號：1895615