D型环光子晶体光纤表面等离子体共振传感器

提出了一种中红外波段宽范围低折射率检测的D型环双芯光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。该结构为一个D型环,并在其内外表面都沉积一层金属层。采用全矢量有限元方法分析了该传感器的性能。结果表明,该传感器可以在中红外波段实现低折射率传感,并具有高传感灵敏度特性。分析物的折射率可检测范围为1.20~1.38,平均波长灵敏度和最大波长灵敏度可分别达到13717 nm/RIU和21150 nm/RIU,分辨率可达到1.94×10^(-5) RIU。该传感器可在化学、生物以及环境检测等领域有重要的应用。

螺旋形塑料光纤表面等离子体共振折射率传感器

研究了基于波长调制的螺旋形塑料光纤(plastic optical fiber, POF)表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)折射率传感器。采用机械热压和扭曲法将塑料光纤制备成螺旋形,在螺旋形POF上通过磁控溅射蒸镀一定厚度(约50 nm)的金属薄膜来激励SPR效应,从而形成螺旋形POF-SPR传感器。通过对螺旋形POF-SPR传感器的结构进行修饰,研究不同结构参数对折射率传感特性的影响。实验结果表明:由厚度为500μm扁平形POF扭制、螺纹数为4的螺旋形POF-SPR传感器具有较好的线性度和折射率传感特性,在折射率为1.335~1.400范围内测得的灵敏度为1 262 nm/RIU。该传感器具有成本较低、制备简单、结构稳定等优点。

光纤表面等离子体共振传感器研究进展

以光纤传输技术和表面等离子体共振技术有机结合的光纤表面等离子体共振传感器 ,是实现微量生物和化学活性物质定量测定的重要技术之一。介绍了表面等离子体共振的基本原理。

光纤表面等离子体共振传感器的性能分析

光纤表面等离子体共振传感器把光纤传输技术和表面等离子体共振技术有机结合,对于实时传输和精确测量有着重要意义。通过Comsol Multiphysic软件对光纤表面等离子体共振传感器的结构和调制方式进行了研究,并在固定入射光波角度和固定入射光波波长的情况下,对溶液折射率与光场强度的关系进行研究,给出了拟合曲线。结果表明待测溶液折射率与光场强度有着严格的线性关系,且传感器对液体折射率有着极高的灵敏度。

微结构光纤表面等离子体共振传感器研究

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10-4.

光纤表面等离子体共振传感器敏感膜的仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,分别考查敏感膜为Au膜、Ag膜、Al膜和Cu膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,Au膜和Ag膜有较高的灵敏度,Al膜和Cu膜厚度分别在10 nm和30 nm有较明显的共振现象。

基于光纤表面等离子体共振的便携式无创血糖检测

人体唾液中的葡萄糖浓度与血糖浓度密切相关,无创血糖检测通过测量唾液中的葡萄糖浓度来预测血糖浓度,而唾液中成分复杂,利用对葡萄糖有特异吸附作用的葡萄糖氧化酶(GOD)修饰光纤表面等离子体共振(SPR)传感器,可以实现对葡萄糖的选择性测量.同时,为了实现血糖检测仪的便携性及测量探头的快捷更换,设计了一种以微型光纤SPR传感器为核心的针尖式接续子探头,并探讨了该系统检测低浓度葡萄糖的测量分辨率.实验结果表明,该传感器可应用于检测唾液中葡萄糖浓度从而反应血糖浓度,为便携式无创血糖检测仪的开发提供了一种有效的方案.

光纤表面等离子体共振生物探针的研究

最近发展起来的表面等离子体共振光化学传感器由于其高灵敏度、高选择性而引起了人们的极大兴趣。此种传感方式在蛋白质等生物大分子的测定、生物过程动力学分析、荧光免疫研究等方面显示了极大的应用潜力。若以针尖小于０．１μｍ的单模光纤做探头，可望实现活体、在线、微区分析。

光纤表面等离子体共振传感器理论仿真研究

为了考查光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,基于单层膜表面Snell反射公式,利用MatLab软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,系统考查金膜厚度、待测介质介电常数以及入射到纤芯一金膜界面的入射角对反射光谱特性的影响。仿真结果表明:光纤SPR的共振波长随金膜厚度的增大而增大,随外界介质介电常数的增大而减小;随着入射角的增大,共振吸收峰半峰宽逐渐增大,共振峰处的反射率最小值逐渐变小,传感灵敏度降低。

光纤表面等离子体共振传感检测系统共振波长的红移

介绍了光纤表面等离子体共振传感器的制造工艺和系统组成,针对光纤传感检测系统在一定的条件下进行了多次测试,试验表明该系统在测试过程中存在红移现象.分析了发生红移的主要原因是金属薄膜内部和表层吸附了空气中的杂质.为此提出了改进镀膜工艺、测试条件和建立修正数据库已有效地减弱了系统测试中的红移现象.

基于Au-Ag复合膜的光纤表面等离子体共振传感器理论仿真研究

为增强基于Ag膜光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的抗氧化能力,可将Au膜镀于Ag膜表面。利用TFCalc软件对不同厚度Ag膜和Au-Ag复合膜的光纤SPR传感特性进行理论仿真研究。仿真结果表明:光纤SPR吸收峰显著依赖于Ag膜厚度,当Ag膜厚度由40nm逐渐增加到80nm时,共振吸收峰的半峰全宽逐渐减小,且共振波长随Ag膜厚度的增大而减小,共振波长变化范围较小,仅为7nm左右;Au膜的引入对共振吸收峰反射率影响不大,不同厚度Au-Ag复合膜的SPR共振波长随Au膜厚度的增大而增大。

光纤表面等离子体共振传感系统的数据处理

针对表面等离子体共振原理以及光纤传感的优越特性,本文提出并实现了一种基于光纤表面等离子体共振效应的传感检测系统,给出了系统数据分析的处理模型。该方法根据偏度-峰值检验,采用高斯分布检验对共振区域附近的测试数据进行了均值处理,通过理论分析进一步指出采用均值估计的线性模型可以有效地估计共振波长;同时,在保证检测精度的前提下给出了数据处理的最小运算长度。结果表明,可以使系统数据计算的工作量降低至原来的2%,从而提高了系统的处理效率。

光纤表面等离子体共振传感器Al膜氧化的仿真研究

为了研究光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,利用TFCalc软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性。考查了敏感膜为Al膜及被氧化的Al膜对反射光谱特性的影响。仿真结果表明,Al膜的被氧化程度对反射光谱的影响较大,对光纤表面等离子体共振传感器的灵敏度影响也较大。

多模-单模结构光纤表面等离子体共振传感实验

表面等离子体共振技术的应用日益广泛,但是由于其敏感单元制备复杂,尤其是光纤表面等离子体共振传感系统的传输效率较低,使得此类传感实验很难在本科教学中进行开展。本文提出了一种多模-单模结构光纤SPR传感实验,简化了敏感单元的结构,提高了传输效率。通过对水、丙酮、乙醇、异丙醇和正硅酸乙酯进行了实验测量,结果表明,该实验装置的平均灵敏度可以达到2902 nm/RIU,敏感单元制作简单,制作成功率高,非常适合于本科教学中采用。

开放式多通道多芯少模光纤表面等离子体共振生物传感器

基于多芯少模光纤结构特性,提出了一种具有开放式感知通道的多芯少模光纤表面等离子体共振生物传感器.建立了多芯少模光纤表面等离子体共振生物传感器的模型,利用有限元方法分析了纤芯气孔间距、膜层厚度、膜层材料以及不同传输模式对传感器性能的影响,并讨论了传感器多通道感知性能.仿真分析发现,纤芯气孔间距决定了倏逝波的耦合强度,材料特性和模式共同影响了表面等离子体共振峰的位置和灵敏度.经过计算可知:当单个凹槽传感通道上沉积100 nm铟锡氧化物薄膜,分析物折射率范围为1.33—1.39时,LP11ax模式对应的平均光谱灵敏度为12048 nm/RIU(其中RIU为折射率单位,即refractive index unit),最高灵敏度为20824.66 nm/RIU,最大折射率分辨率可达4.8×10^–6 RIU;当光纤外围凹槽镀上不同厚度的金膜、银膜和铟锡氧化物膜时,既可以单独探测生物物质,也可以联合检测同一生物物质,实现了传感通道的控制灵活性和测试物质的多样性.

基于Otto结构的光纤表面等离子体共振折射率传感器

提出一种基于Otto结构的光纤表面等离子体共振折射率传感器方案。传感器传感头由一端面镀有金膜的单模光纤、侧边刨磨光纤和空气间隙组成。在研究传感器横截面电场强度分布后,着重研究了表面等离子体共振波长随着折射率变化光谱图并分析了两者的关系,最后得出该传感器灵敏度变化区间为1517.432~6656nm/RIU,分辨率至少可达到3.525×10^(-6) RIU。

基于金银复合膜的光子晶体光纤表面等离子体共振传感器

为了优化基于D型光子晶体光纤单层金属膜折射率传感器的性能,提出了一种基于金银复合膜的D型光子晶体光纤表面等离子体共振(PCF-SPR)效应传感器.该传感器具有结构简单、灵敏度高、能有效减少银的氧化、半高宽窄等优点.利用有限元法对所提出的传感器结构进行了模态分析,以评估该传感器的各项参数.仿真结果表明:在纤芯小空气孔直径为0.20μm、大空气孔直径为0.75μm、气孔间距为2.00μm、金膜的厚度为15 nm、银膜的厚度为30 nm时,最大折射率灵敏度为6400.00 nm/RIU,分辨率为1.56×10^(-6) RIU;在相同结构中,相比于单层金膜的折射率灵敏度提高了120%,分辨率提高了95%.该传感器可应用于高灵敏度折射率传感或温度传感等领域.

基于二硫化钨增敏的锥形光纤表面等离子体共振传感器

提出了一种具有增强灵敏度的锥形光纤二硫化钨(WS_(2))-金(Au)表面等离子体共振(SPR)传感器。通过传输矩阵方法对传感器进行了理论模拟,评估了传感器的可行性。在锥形光纤上依次涂覆WS_(2)和溅射金膜进行传感实验,该传感器的实验折射率灵敏度可达4158.171 nm/RIU,比多模光纤SPR传感器提高了125.8%,比锥形光纤Au-WS_(2)SPR传感器提高了50.1%。此外,该传感器中的WS_(2)不易脱落,表现出良好的可靠性。该传感器结构简单、易于制造,具有高的折射率灵敏度,在生化传感领域具有良好的应用前景。

光纤表面等离子体共振生物传感器检测植物激素脱落酸的研究

设计了一种基于纳米颗粒的光纤表面等离子体共振传感器,该传感器由包裹金膜的光纤和金纳米颗粒组成,纳米耦联金膜后形成纳米量级的局域结构,位于纳米颗粒极化方向的电场强度明显增强,并对外界环境折射率的变化敏感。论文以塑料包层光纤为基底对传感器结构进行了验证,通过将去包层的光纤表面巯基化,游离态的金纳米粒子很容易自组装在光纤表面上,形成表面等离子共振传感器纳米涂层,粒径为10 nm的金颗粒在0~5 mmol·L-1浓度变化中,传感器光谱共振峰移动10 nm,传感器对折射率变化的平均灵敏度在2000 nm·RIU-1。将传感器用于植物激素脱落酸的浓度检测,试验结果表明,使用核酸适配体功能化的金纳米粒子后,低浓度的植物激素脱落酸分子可以特异性地结合核酸适配体,共振峰位置在0.1~1.6μmol·L-1的浓度变化中移动了3nm,分辨率为0.535μmol·nm-1。这种纳米颗粒光纤表面等离子共振传感方式具有制备方法简单和灵敏度高的特点,可以在其他生物小分子的微量检测中发挥作用。

基于表面等离子体共振技术的光子晶体光纤传感器研究

为了实现对待测介质折射率的高灵敏度检测,设计并研究了一种基于表面等离子体共振技术的光子晶体光纤折射率传感器。该传感器的内外空气孔呈正六边形排列,在包层外壁上涂覆银-石墨烯纳米薄膜,通过纤芯基模和表面等离子体模的耦合程度来检测周围环境的折射率变化。研究表明,该传感器可以实现折射率在1.37~1.38范围内的检测,最高灵敏度可达40000nm/RIU,分辨率可达4.17×10-5RIU。