微納光纖傳感器將微納加工與光纖傳感技術(shù)有機(jī)結(jié)合,具有重大的科研意義和產(chǎn)業(yè)化潛力。然而現(xiàn)有的加工技術(shù)無法在光纖端面實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的制備,因而限制了微納光纖傳感器的發(fā)展。本文提出了光纖端面的微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移的新方法來制備微納光纖傳感器。該方法利用成熟微納加工技術(shù)在聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜上制備微納結(jié)構(gòu),并通過PDMS薄膜將微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至光纖端面。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)該新型加工技術(shù)的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)述如下。首先,基于表面等離激元共振理論知識(shí),以時(shí)域有限差分法為理論研究基礎(chǔ),利用FDTD-Solutions仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)了微納結(jié)構(gòu)。進(jìn)而,通過干涉光刻等微納加工技術(shù),在PDMS薄膜上實(shí)現(xiàn)金納米陣列結(jié)構(gòu)的制備。之后,將薄膜連同微納結(jié)構(gòu)一同轉(zhuǎn)移到光纖端面,在光纖端面實(shí)現(xiàn)人為定義三維立體微納結(jié)構(gòu)。最后,通過在掃描電鏡下對(duì)制備的樣品進(jìn)行檢測(cè),確認(rèn)PDMS薄膜及其上三維結(jié)構(gòu)可被無損轉(zhuǎn)移至光纖端面。同時(shí)對(duì)制備出的實(shí)驗(yàn)樣片的光學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試分析。將制備的微納光纖傳感器在不同濃度不同折射率的葡萄糖水溶液中進(jìn)行了光譜測(cè)定。測(cè)試結(jié)果表明,隨著葡萄糖溶液折射率升高,消光光譜發(fā)生紅移,與模擬仿真結(jié)果... 

【文章來源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光纖端面加工技術(shù)概述
        1.2.1 對(duì)光纖端面修飾的自組裝法
        1.2.2 對(duì)光纖端面進(jìn)行直接加工的技術(shù)
        1.2.3 以光纖端面為平臺(tái)進(jìn)行微納加工的技術(shù)
        1.2.4 將平面加工的微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到光纖端面的技術(shù)
        1.2.5 其他微加工技術(shù)
    1.3 納米粒子制備現(xiàn)狀
        1.3.1 液相合成
        1.3.2 光刻制版技術(shù)
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 金屬表面等離激元共振理論
    2.1 簡(jiǎn)介
    2.2 表面等離激元共振理論
    2.3 局部表面等離激元共振理論
    2.4 單個(gè)納米粒子的扁球體理論
    2.5 本章小結(jié)
第3章 納米顆粒耦合與數(shù)值模擬
    3.1 介紹
    3.2 納米粒子的耦合
        3.2.1 納米顆粒的遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)
        3.2.2 偶極極化率α的納米顆粒的幾何計(jì)算
        3.2.3 兩個(gè)納米粒子之間的耦合
        3.2.4 納米顆粒陣列的耦合
    3.3 時(shí)域有限差分法FDTD
        3.3.1 FDTD-Solutions應(yīng)用范圍及特點(diǎn)
        3.3.2 FDTD-Solutions仿真設(shè)計(jì)流程
    3.4 不同折射率下金納米球顆粒的仿真分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移法制備微納光纖傳感器
    4.1 光纖端面三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法
    4.2 關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法
        4.2.1 干涉曝光
        4.2.2 光刻膠掩模的制備
        4.2.3 薄膜沉積
        4.2.4 微納結(jié)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)
        4.2.5 帶有三維微納結(jié)構(gòu)的PDMS與光纖的鍵合與對(duì)準(zhǔn)
        4.2.6 微納光纖傳感器靈敏度檢測(cè)系統(tǒng)的搭建
    4.3 制備結(jié)果與表征
        4.3.1 制備結(jié)果
        4.3.2 微納光纖傳感器對(duì)葡萄糖水溶液的折射率靈敏度測(cè)定
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士期間發(fā)表論文及科研成果
致謝



本文編號(hào)：2967624