基于对称金属包覆波导的草甘膦和汞的痕量检测

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1、v'AvV-'V/-/^：；；：J*-^'^'：**•A*1'•*»-分类号：0436密级:WV-A…7v>v;'，学校代码t10414:学号：2012010634：r#■■A-,;Xrrji-n硕土研究生学位论文讀獨A基于对称金属包覆波导的草甘膦和汞的iK-fy¥.............-lMr.!r-痕量检测：...................................：>•.■^MJi：r-._v%Glyphosateandmercurytracedetectionbased>.v壤法y知':公二，」(职丫霞，$…二•!•o

2、nsymmetricmetal-claddingwaveguide.\^mgBf'\A--：..Xf-.MA1^r..U變Vi”r:v..U:ru!:.vi'^^”邊灸“心卜:；^?；物理与通信电子学院/($导师姓名：刘桂强■....-，娘：：V:••遺桑明煌■jn学科专业：光学工程<研究方向：光波导与光：^VVft■高錢..........;.4电子器件芯懸翁_-.：r*r'//Uh,v，./、：:'.m乂..V:.:ZV，::.-讀。一五年月:备.':K^rVH/■7^i]妒i.:•厂卜.r/v-h:.'真,、，vU.w独创

3、性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意0学位论文作者签名:签字曰期：X厂年r月i%摘要对称金属包覆波导因其轻便和高灵敏度等优势在集成光学、传感器、超薄膜厚度检测等领域发挥着越来越重要的作用。对称金属包覆波导自上而下由金属薄膜覆盖层、导波层、金属薄膜衬底构成。在传感器中一般将待测物质作为

4、对称金属包覆波导的导波层，使其处于振荡场中，增加探测的穿透深度，同时，由于导波层能达到亚毫米尺度，对称金属包覆波导能够激发超高阶导模，这种超高阶导模对于导波层的折射率、厚度以及波导的损耗变化具有很高的灵敏度。衰减全反射吸收峰峰值的移动与波导本征损耗和辐射损耗相关。本文基于对称金属包覆波导对损耗变化的高灵敏度就一些有毒物质的检测进行了理论仿真和实验。首先对不同浓度的有毒物质溶液进行特定的显色反应，之后用与所显颜色为互补波长的激光入射，改变波导的本征损耗，从而观察衰减全反射吸收峰峰值的移动。通过上述方法，对草甘膦进行了相关实验，实验表明：草甘膦的浓度

5、检测限可以达到1.4nmol/L以下，同时检测的时间较短，可以用于快速有效的草甘膦检测，提高工作效率。检测样品的量也只需要微升量级，在样品取样的过程中可以避免因样品量不足而达不到检测标准的问题。只要找到合适的显色剂和入射激光器，这种方法可以应用到其他有毒物质的检测，例如汞和砷等对环境和人体构成危害的物质的检测。基于对称金属包覆波导的有毒物质检测方法具有操作简单、检测成本低、检测限低、检测时间短、样品用量少的优点，可以应用于大多数有毒物质的检测，从而为环境监测和食品安全等领域提供一种新的检测方法，具有一定的研究意义和实用性。关键词：对称金属包覆波导

6、；传感器；有毒物质检测；衰减全反射吸收峰IAbstractSymmetricMetal-CladdingOpticalWaveguide(SMCW)playsamoreandmoreimportantroleintheareasofintegratedoptics,sensor,andthethicknessmeasurementofultra-thinfilmsbecauseofitslightness,convenienceandhighsensitivity.SMCWconsistsofcoatingofmentalclad,guiding

7、layerandmentalfilmsubstratefromtoptobottom.Sensorgenerallytreatstheneed-to-bemeasuredmaterialsastheguidinglayerofSMCWandmakesthembeintheoscillatingfieldtoincreasethepenetrationdepthofexploration.Atthesametime,theguidinglayercouldreachsubmillimeterscaleandSMCWcouldstimulateult

8、rahigh-ordermodeswhichshowhighsensitivitytotherefractiveindex,thickn