新型光子晶体光纤spr传感结构的设计与特性研究

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1、：０４３３：１０２２０分类号．４单位代码密级：ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ硕±研究生学位论文论文题：新型光子晶体光绅ＳＰＲ传感结构的设计与特性研究目注发！：硕±生：刘超教授指导教师化器科学与技术学科专业：表面等寓子体共振传感技术研究方向：２０１６年５月２３日学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的硏巧成果。据我所知，除义中己经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写。过的研巧成果对本文的研巧

2、做出重要贡献的个人和集体，巧己在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：化化日期学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有权保留学位论义并向国家主管部口或其指定化构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅巧借阅，可＾斗采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，可站公布论文的全部或部分内容。东北石油大学有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕±学位论文全文数据库））、《中国博古学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。保密的学位论文在解密后适用本规定。学位论文作者签名

3、；化化‘论文指导教师签名；次降指导小组成员签名；ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonDesignandPerformanceofthenovelPhotonicCrystalFiberbasedonSurfacePlasmonResonanceSensingStructureCandidate:WangFameiTutor:LiuChaoSpecialty:InstrumentScienceandTechnologyDateoforalexamination:23rdMay.20

4、16University:NortheastPetroleumUniversity东北石油大学硕士研究生毕业论文新型光子晶体光纤SPR传感结构的设计与特性研究摘要PCF-SPR是近年来发展起来的一种新型传感技术，因其独特的光学特性在生物医学、食品安全、环境监测等诸多领域极具应用潜力。本文利用全矢量有限元法COMSOL多物理场耦合软件对三种不同PCF-SPR传感器的传感特性进行数值分析，为传感结构的优化设计提供理论指导。提出一种基于银膜的多孔多芯PCF-SPR传感器。利用损耗谱分析法研究银膜厚度、待测介质折射率、各孔洞的尺寸等参数对损耗谱的影响及其变化规

5、律。数值结果表明，在1.33-1.42折射率范围内，其光谱灵敏度为4500nm/RIU，相应的折射率分辨率高达2.2210-5RIU，其振幅灵敏度为1013RIU-1，相应的折射率分辨率高达2.2710-6RIU。设计一种新型高双折射PCF-SPR传感器。该模型仅在中心对称位置两个外层待测溶液通道内表面镀有金膜，使其具有中心非对称结构而引入双折射；利用双折射分析法研究该传感器的传感特性。研究结果表明，待测液体折射率在1.34-1.48范围内时，其平均光谱灵敏度为1130.95nm/RIU，与之相应的线性度为0.99741，其折射率分辨率高达110

6、-4RIU。这种新型的双折射PCF-SPR传感器具有高灵敏度、高线性度、高分辨率的传感特性。提出一种新型的PCF-SPR温度传感器。利用损耗谱分析法数值计算各个参数对其温度传感特性的影响因素及其规律。结果表明，当外界环境温度在0℃到100℃范围内变化时，其平均温度灵敏度为3080pm/℃，相应线性度为0.9984，温度分辨率高达0.03125℃。与其他光纤传感器相比，该新型PCF-SPR温度传感器，具有结构简单、易于镀膜及拉制的优点，应用潜力巨大。关键词：光子晶体光纤，表面等离子体共振，传感器，传感特性II东北石油大学硕士研究生学位论文Research

7、onDesignandPerformanceofthenovelPhotonicCrystalFiberbasedonSurfacePlasmonResonanceSensingStructureABSTRACTPhotonicCrystalFiberbasedonSurfacePlasmonResonance(PCF-SPR)isakindofnewlydevelopedsensingtechnologyinrecentyears.Ithasbeenappliedinbiomedical,foodsafetyandenvironmentalmonit

8、oringduetoitsuniqueopticalproperties.TheCOMSOLM