基于SPR的光纤温度传感器的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：理学硕士学位论文基于SPR的光纤温度传感器的研究硕士研究生：朱宗达指导教师：刘志海教授学科、专业：光学论文主审人：张羽副教授哈尔滨工程大学2018年1月分类号：密级：UDC：编号：理学硕士学位论文基于SPR的光纤温度传感器的研究硕士研究生：朱宗达指导教师：刘志海教授学位级别：理学硕士学科、专业：光学所在单位：理学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfo

2、rtheDegreeofM.Sci.ResearchonOpticalFiberTemperatureSensorBasedonSPRCandidate：ZhuZongdaSupervisor：Prof.LiuZhihaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：OpticsDateofSubmission：January,2018DateofOralExamination：March,2018University：HarbinEngin

3、eeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻

4、读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师

5、（签字）：日期：年月日年月日基于SPR的光纤温度传感器的研究摘要温度的精确测量在很多工业领域起着非常重要的作用。目前为止，已经有很多种类的光纤温度传感器，比较典型的有光纤布拉格光栅温度传感器、长周期光纤光栅温度传感器、光纤干涉仪温度传感器等。这些光纤温度传感器各有其优缺点，前两者结构简单但灵敏度往往很低，后者灵敏度较高但制作相对困难。表面等离子体共振传感器是一种新型传感器，它对于外界的折射率变化非常敏感，常用于测量折射率，在生物医学、药品研发、环境监测等领域有广泛的应用。针对这一特性，本文提出了将

6、表面等离子体共振技术应用于温度传感的思路，以实现一种结构简单同时具有较高灵敏度的光纤温度传感器。本文在研究基于表面等离子体共振的光纤温度传感器上，主要做了以下几点研究：1、研究了聚二甲基硅氧烷（俗称PDMS）的折射率随温度变化的特性，得出了其折射率随温度线性下降的性质，且斜率，即热光系数较高，达到-4.5×10-4RIU/℃，约为蒸馏水的4倍。2、提出了基于表面等离子体共振的透射式光纤温度传感器。在阶跃折射率多模光纤侧面剥除光纤包层并镀制金膜，然后涂覆PDMS涂层实现温度传感器。本文从理论仿真和实

7、验测试两方面对该传感器进行了研究，确定了最佳的金膜厚度以及传感区长度，并实现了温度传感测试。同时，也对该传感器的传感光谱质量进行了分析。3、提出了基于表面等离子体共振的反射式光纤温度传感器。在双芯光纤端面研磨圆台并镀制金膜，然后涂覆PDMS涂层实现温度传感。相比于透射式结构，该反射式结构由于使用能使光束单模传输的双芯光纤，从而使得灵敏度有着较大的提升，同时也减小了传感器体积。本文分别从理论仿真和实验测试对该反射式光纤温度传感器进行了研究，确定了最佳的金膜厚度和光纤研磨角，并实现温度传感测试。通过实

8、验结果的对比，得出该反射式光纤温度传感器的灵敏度有着约两倍的提升，同时，传感光谱质量也有显著的改善。关键词：表面等离子体共振；温度传感器；PDMS；光纤基于SPR的光纤温度传感器的研究ABSTRACTAccuratetemperaturemeasurementplaysaveryimportantroleinmanyfields.Sofar,therearemanykindsofopticalfibertemperaturesensors,suchasfiberBragggrati