作為21世紀優(yōu)先發(fā)展的十大頂尖技術(shù)之一,傳感技術(shù)未來將向著微型化、集成化、多功能化和系統(tǒng)化等方向發(fā)展。金屬表面等離子體(SPs)不僅可以突破傳統(tǒng)光學的衍射極限,實現(xiàn)納米尺寸下的光傳輸,而且對周圍電介質(zhì)折射率的變化異常敏感。光子晶體光纖(PCF)具有質(zhì)量輕、體積小、抗電磁干擾等優(yōu)勢。因此,金屬表面等離子體共振(SPR)技術(shù)與光纖技術(shù)的結(jié)合,為實現(xiàn)高靈敏度、高可靠性且小型化、易于集成的傳感器提供了新的研究思路,帶來了新的發(fā)展空間。本文采用對磁場和溫度變化敏感的功能性材料磁流體(MFs)作為電介質(zhì),設(shè)計了基于不同結(jié)構(gòu)的光纖SPR雙參量傳感器,并研究其性能。本論文的主要研究工作如下:(1)分析了金屬SPR效應(yīng)的理論基礎(chǔ),包括SPR激發(fā)原理、SPR傳感系統(tǒng)實現(xiàn)以及調(diào)制方式;分析了 PCF的理論基礎(chǔ),包括波動方程、數(shù)值分析方法以及光傳輸特性。(2)提出了基于SPR和PCF的磁場和溫度雙參量光纖傳感器。該傳感器采用的PCF結(jié)構(gòu)在纖芯有一個小空氣孔,包層有三層空氣孔,并且上下第二層空氣孔具有較大孔徑,在大孔徑通道中涂覆金屬薄膜后,分別填充MFs和聚二甲基硅氧烷(PDMS),并利用Ta205調(diào)節(jié)上側(cè)通道...

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 表面等離子體共振傳感器的研究進展
    1.3 磁流體傳感器的研究進展
    1.4 研究內(nèi)容和文章結(jié)構(gòu)安排
2 理論基礎(chǔ)
    2.1 表面等離子體共振的理論基礎(chǔ)
        2.1.1 表面等離子體共振激發(fā)原理
        2.1.2 基于表面等離子體共振原理的傳感系統(tǒng)
        2.1.3 基于SPR原理的傳感系統(tǒng)檢測方式
    2.2 光子晶體光纖的理論基礎(chǔ)
        2.2.1 PCF的波動方程
        2.2.2 PCF的數(shù)值分析方法
        2.2.3 PCF的特性分析
    2.3 本章小結(jié)
3 基于SPR和PCF的磁場和溫度雙參量光纖傳感器
    3.1 模型結(jié)構(gòu)
    3.2 工作原理
    3.3 傳感器性能分析
        3.3.1 傳感器模式特性
        3.3.2 磁場傳感特性
        3.3.3 溫度傳感特性
        3.3.4 傳感器優(yōu)勢分析
    3.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對傳感器性能的影響
    3.5 傳感器制作容差分析
    3.6 本章小結(jié)
4 基于SPR和側(cè)邊雙切雙孔光纖的磁場和溫度雙參量傳感器
    4.1 模型結(jié)構(gòu)
    4.2 工作原理
    4.3 傳感器性能分析
        4.3.1 傳感器模式特性
        4.3.2 磁場傳感特性
        4.3.3 溫度傳感特性
        4.3.4 傳感器優(yōu)勢分析
    4.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對傳感器性能的影響
    4.5 傳感器制作容差分析
    4.6 本章結(jié)論
5 結(jié)論
    5.1 本文的主要研究工作
    5.2 下一步工作計劃
參考文獻
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3751273