發(fā)布時(shí)間：2024-02-19 18:07

　　為了在中紅外區(qū)域?qū)崿F(xiàn)氣凝膠、七氟醚(麻醉劑重要成分)等物質(zhì)的折射率檢測(cè),拓展折射率檢測(cè)范圍,提出了一種基于雙芯光子晶體光纖的表面等離子體共振低折射率傳感器.光子晶體光纖由兩種大小不同的空氣孔圍繞中心氣孔構(gòu)成,通過對(duì)光纖拋磨,最外側(cè)大空氣孔直接與待測(cè)物質(zhì)接觸,實(shí)現(xiàn)基于金屬外涂覆的折射率實(shí)時(shí)測(cè)量.采用全矢量有限元法對(duì)該傳感器的理論模型進(jìn)行分析,結(jié)果表明,在1.12～1.37折射率范圍內(nèi),傳感器的共振波長(zhǎng)位于中紅外區(qū)域2 505～3 181nm,最高靈敏度為12 000nm/RIU,分辨率為8.33×10-6.該傳感器利用中紅外波段實(shí)現(xiàn)了低折射率檢測(cè),并且獲得了超寬的檢測(cè)范圍和較高的靈敏度,在化工檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)傳感以及水環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景.

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1基于雙芯光子晶體光纖的表面等離子體共振傳感器的橫截面示意圖

基于雙芯光子晶體光纖的中紅外表面等離子體共振折射率傳感器的橫截面如圖1，該結(jié)構(gòu)由兩種大小不同的空氣孔圍繞中心氣孔組成．中心氣孔半徑為r0，大小空氣孔半徑分別為rw、r1，空氣孔間距為Λ．將纖芯附近靠近外界的位置設(shè)計(jì)為一個(gè)大空氣孔，替代原有的兩個(gè)小空氣孔．將纖芯左右兩側(cè)也設(shè)為大空氣....

圖2基模和SPP模的色散關(guān)系、模場(chǎng)分布以及傳感器損耗譜

圖2為該雙芯光子晶體光纖SPR傳感器的原理．從插圖（a）、（b）中可以看出，在遠(yuǎn)離相位匹配波長(zhǎng)時(shí)，基模與SPP模分別被局限在纖芯及金屬膜層中．從插圖（c）中可以看出，在發(fā)生相位匹配時(shí)，基模的部分能量耦合至金屬膜層中傳輸，表現(xiàn)為基模限制損耗急劇增大，損耗譜出現(xiàn)共振峰，此時(shí)的入射光波....

圖3不同中心氣孔半徑下的基模損耗譜以及基模模場(chǎng)分布

圖3(a）為不同的中心氣孔半徑r0對(duì)傳感器共振波長(zhǎng)和損耗峰值的影響．由圖可知，當(dāng)中心氣孔半徑由1.6μm變化至2.2μm時(shí)，共振峰分別為2531nm、2540nm、2546nm、2550nm，呈現(xiàn)向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向漂移的現(xiàn)象，且損耗峰值（177dB/cm、217dB/cm、23....

圖4不同中心氣孔下相位匹配處的基模有效折射率實(shí)部及共振波長(zhǎng)

圖4為不同中心氣孔下相位匹配處的基模有效折射率實(shí)部及共振波長(zhǎng)變化曲線．由圖可知，當(dāng)r0從1.6μm增加至2.2μm時(shí)，Δλpeak明顯增加；而當(dāng)r0繼續(xù)增加至5.2μm時(shí)，Δλpeak仍在增加，但其變化十分微弱．可以看出隨著中心氣孔半徑r0由1.6μm變化至5.2μm，共振波長(zhǎng)連....

本文編號(hào)：3903108