本文關鍵詞：基于對稱金屬包覆波導的有毒物質的熒光檢測

  更多相關文章： 對稱金屬包覆波導 光場增強 FDTD 羅丹明B 熒光檢測

【摘要】：以平板介質光波導為基礎模型,結合麥克斯韋方程組、邊界條件等電磁學知識,分析研究了波導中的模式、光的色散以及電磁場在波導中的分布等問題。研究了基于平板介質波導制作而成的對稱金屬包覆波導的各項性質,分析了對稱金屬包覆波導作為傳感器的理論知識,分析了光場在對稱金屬包覆波導中激發(fā)超高階導模的過程,以及光場在對稱金屬包覆波導中的增強效應。使用FDTD軟件仿真模擬了光場在對稱金屬包覆波導中的增強效應。利用對稱金屬包覆波導制作傳感器,由于對稱金屬包覆波導的上下表面鍍的金屬膜一般都為黃金、白銀或者鋁等,而金屬的介電常數(shù)實部相對于其虛部是一絕對值較大的負數(shù),所以波導的有效折射率可以是非常小的一個數(shù)值,使得光在自由空間上就能直接耦合進入波導腔中,光場在對稱金屬包覆中能激發(fā)出一系列的超高階導模,只有滿足導模所對應的色散方程的光才能在波導腔中傳播。通過軟件模擬對稱金屬包覆波導結構得到全反射吸收(ATR)譜圖,當譜線處在最低點時意味著反射光最小,耦合進入波導中的光能最大,光在波導腔中的增強效應最強。使用FDTD軟件驗證對稱金屬包覆波導對進入其中的光場的增強效應,由于計算機內存的限制,設置的結構是一個幾十微米尺度的等比例縮小的對稱金屬包覆波導結構模型。當光強為1的入射光在特定波長以特定角度照射在對稱金屬包覆波導上表面時,得出的仿真結構顯示光強最大能增強8倍�；趯ΨQ金屬包覆波導對光場的增強效應可以用于檢測一些能夠被激發(fā)出熒光的物質,并通過相關的計算得出被檢測物質的濃度。使用上述方法對羅丹明B溶液的濃度進行了相關的檢測,實驗結果顯示使用該方法對羅丹明B溶液的檢測濃度最低達到了19.3ng/mL,遠遠低于其他的檢測方法,并且檢測的時間極短,操作十分簡便。樣品的需求量也很小,避免了由于樣品取樣不足而達不到檢測要求的問題。該方法對其他能激發(fā)出熒光的溶液都適用,例如亞甲基藍溶液等等�；趯ΨQ金屬包覆波導的有毒物質熒光檢測方法具有檢測濃度極限低,現(xiàn)象明顯,檢測用時短,檢測操作簡便,所需成本低,樣品需求量少等優(yōu)點�？梢詰糜趯Υ蟛糠帜芗ぐl(fā)熒光的有毒物質的檢測,為食品檢測,水質檢測等領域提供了一種新的檢測方法,具有很大的研究意義和實用性。
【關鍵詞】：對稱金屬包覆波導 光場增強 FDTD 羅丹明B 熒光檢測
【學位授予單位】：江西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN814;TP212;O657.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-9
• 1 有毒物質檢測方法9-12
• 1.1 液相色譜紫外檢測法9-10
• 1.2 液相色譜串聯(lián)質譜檢測法10
• 1.3 競爭性酶聯(lián)免疫法10
• 1.4 液相色譜熒光檢測法10-11
• 1.5 本文主要章節(jié)安排11-12
• 2 介質波導的理論分析12-22
• 2.1 介質平板波導12-15
• 2.1.1 介質平板波導模式的分析12-13
• 2.1.2 介質平板波導的導模分析13-15
• 2.2 介質平板波導的電磁特性和波動方程15-20
• 2.2.1 波動方程15-17
• 2.2.3 導模的電磁場的分布17-20
• 2.3 波導系統(tǒng)的反射率公式20-22
• 3 表面等離子波22-29
• 3.1 波在導體中的傳播23-24
• 3.2 金屬與介質界面上的表面等離子波24-26
• 3.3 表面等離子波的激發(fā)26-28
• 3.4 場增強效應28-29
• 4 金屬包覆波導29-47
• 4.1 單面金屬包覆包覆波導29-31
• 4.2 對稱金屬包覆波導31-33
• 4.3 對稱金屬包覆波導的自由空間耦合技術33-36
• 4.3.1 棱鏡耦合33-34
• 4.3.2 光柵耦合34-35
• 4.3.3 自由空間耦合35-36
• 4.4 對稱金屬包覆波導的超高階導模36-37
• 4.5 對稱金屬包覆波導的應用37-41
• 4.5.1 溶液濃度傳感器38-39
• 4.5.2 位移傳感器39
• 4.5.3 泄漏波導傳感器39-40
• 4.5.4 光波導濾波器40-41
• 4.6 對稱金屬包覆波導的制備41-43
• 4.6.1 加熱蒸發(fā)鍍膜法41-42
• 4.6.2 射頻濺射鍍膜法42-43
• 4.7 對稱金屬包覆波導對電場的增強的仿真模擬43-47
• 4.7.1 時域有限差分法43-44
• 4.7.2 對稱金屬包覆波導進行仿真模擬44-47
• 5 基于對稱金屬包覆波導的有毒物質熒光檢測47-53
• 5.1 羅丹明B的檢測47-51
• 5.2 亞甲基藍的檢測51-53
• 總結與展望53-54
• 參考文獻54-60
• 致謝60-61
• 在讀期間公開發(fā)表論文（著）及科研情況61

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