微结构光纤表面等离子体共振传感器研究.PDF

Vol. 26 No.1 第26卷第 1期 深圳大学学报理工版 2009 年1 月 JOURNAL OF SHENZHEN UNIVERSITY SCIENCE AND ENGINEERING Jan. 2009 文章编号: 1000-2618(2009) 01- 0016- 04 【光学工程】 微结构光纤表面等离子体共振传感器研究 闰培光1，邢凤飞2，阮双琛1，李乙钢2 ( 1. 深圳市激光工程重点实验室， 深圳大学电子科学与技术学院， 深圳518060; 2. 南开大学物理科学学院， 天津300071) 摘要:采用有限元法模拟微结构光纤表面等离子体共振传感器.计算其共振波长和强度，为证实表 面等离子体共振的产生，对比不同位置处传导模的分布.环形大孔中液体样品的折射率提高后，共振波长 向长波移动，且共振峰值强度增大.该微结构光纤表面等离子体传感器对折射率变化的灵敏度达到 1 0 -4. 关键词:表面等离子体共振;微结构光纤;传感器;折射率;共振波长 中图分类号: TP 212; TN 253; TN 136 文献标识码:A 光纤表面等离子体共振(s旧face-palsmon -reso- 气孔时，其n值的变化引起透射损耗峰的变化能够 nance 被实时检测. , SPR) 传感器在化学、 生物、 环境与医药等 对 MOF传感的理论研究有多极法[臼]和边界积 领域具有重要应用[ 1 J光纤SPR传感器在传感机理 分法[ 14 J等.本文用有限元法对MOF-SPR传感器进 上主要有两类:①利用倏逝场效应[ 2 ]，通过腐蚀或 行研究，模拟MOF-SPR共振波长 ( λR )和强度， 研磨掉包层后在纤芯表面镀金属膜，或在锥形光纤 表面镀金属膜;②在纤芯内写入长周期光栅[ 3 ]，将 对共振峰处SPR现象进行讨论.研究表明，随着液 体样品n值的提高， MOF-SPR共振峰的中心波长向 芯内的模式在某一特定波长转化成包层高阶模，使 长波移动，且峰值强度随之改变.文中对MOF-SPR 高阶模与等离子体实现相位匹配.这两种光纤 SPR 的灵敏度进行了探讨. 传感器对测量样品折射率 ( n) 的检测灵敏度能达到 10 -6 量级[43] ， 但第一类 SPR 传感器利用锥形光纤， 封装困难;第二类 SPR传感器只有小部分传导光发 1 光纤参数 生 SPR稠合，不利于传感器灵敏度的进一步提高. 新型微结构光纤[ 6 J (microstructured-optical-fi- MOF 结构如图 1 . 中间气孔直径 d = 1.5μm， 1 her , MOF) 已应用于产生超连续谱[ 叫和光纤激光 第一层气孔直径 d =1.8μm， 气孔间距 A =2. 8 2 器[ 9-11 J 其独特结构为传感器设计提供了新思路，