本文關(guān)鍵詞：表面等離子體共振傾斜光纖光柵折射率傳感與解調(diào)新方法研究

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【摘要】：傾斜布拉格光纖光柵(TFBG)能夠?qū)⒗w芯模耦合到包層模中。鍍金TFBG傳感器能夠明顯地激發(fā)出表面等離子體共振(SPR)。這一結(jié)論在實驗中已得到證實。該傳感器提供了一個精細(xì)的梳狀窄帶共振的透射光譜,與表面等離子體廣泛的吸收譜重合,從而獲得了一個獨特的可用以測量等離子體微小變化的工具。與外界環(huán)境接觸的金屬膜層對環(huán)境折射率(SRI)變化具有非常高的靈敏度。同時,幅度調(diào)制法測量SRI比波長調(diào)制法更直觀和簡便。它為生物量測量提供了一種更可靠的方法。實驗結(jié)果表明,對不同濃度的蔗糖溶液(具有不同折射率,范圍從1.3330到1.3410)進(jìn)行波長偏移和對應(yīng)的幅度變化的測量,得出波長調(diào)制靈敏度480nm/RIU,幅度調(diào)制靈敏度2040dB/RIU。超薄納米鍍金TFBG傳感器既能激發(fā)明顯的SPR共振的同時又能產(chǎn)生很強的倏逝場,從而可以用于測量“面”折射率(surface RI)和“體”折射率(bulk RI),并且在測量實驗中得到證明。超薄納米鍍金膜厚度精確控制在32~36 nm(遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)激發(fā)SPR的厚度46~55 nm)。該傳感器的透射光譜同樣是一個精細(xì)的梳狀的窄帶梳狀譜,能夠高精度地測量表面折射率的變化(基于SPR)。同時,超薄膜能使部分高階包層模成為泄漏模式,這對體折射率有較大的敏感性,因此可以運用截止模(cut-off模)來測量體折射率變化。實驗結(jié)果表明,隨著外界折射率的增大或減小,SPR標(biāo)定模和截止模的幅度變化是相反的,故可以通過差分方式處理數(shù)據(jù)而大大提高了傳感器的靈敏度。實驗中使用不同折射率的蔗糖溶液,范圍從1.3328到1.3415,采用差分處理得到該傳感器的幅度靈敏度~8100 dB/RIU,其檢測極限為~10-5 RIU。結(jié)合納米鍍金TFBG-SPR傳感器提出了一種全新的電化學(xué)表面等離子體共振光纖原位式電活性生物膜檢測技術(shù)。該傳感器采用商用的單模光纖在纖芯里刻寫上TFBG并且鍍上納米金薄膜,它能高效地激發(fā)出產(chǎn)生SPR。光纖表面的SPR幅度變化和波長漂移能夠清晰地反映出電活性生物膜(EAB)上生物細(xì)菌的電化學(xué)活性,該生物細(xì)菌附著在光纖表面(靠近光纖導(dǎo)電金膜電極-環(huán)境介質(zhì)分界面附近)。這種測量不同于傳統(tǒng)的對應(yīng)于“體”折射率的電化學(xué)測量,即所測量的是與“面”折射率相對應(yīng)的光纖表面生物膜電活性。
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O53;TP212

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本文編號：1228256