基于波矢可调谐对称结构的条波导型SPR传感系统研究

针对目前波导型SPR传感器波矢匹配条件受限及较难与光纤实现固化对接进而实现在线传感的缺点,研究由条波导激励对称结构的SPR传感系统。通过对由金属——介质——金属构成的对称结构进行模式分析,研究可在该结构内激发SPW的可能性及其波矢可调谐机制。实验制备单模条波导并激励对称传感结构,对比了条波导激励传统结构与对称结构的检测折射率范围,研究了对称结构中金属材质,金属膜厚及介质厚度对测量结果的影响,给出了折射率测量的结果,实验证明,采用对称结构实现传感,可通过镀金属膜的厚度来改善传感特性,调节两金属膜之间介质的厚度可以实现波矢匹配的调节,进而使得被测范围具有一定的可调性,具有较好的线性。

基于银膜-石墨烯复合膜对称结构的SPR传感器研究

针对棱镜激励银膜SPR传感器灵敏度虽然较金膜结构高,但易被氧化、稳定性较差的缺点,提出一种棱镜耦合激励银膜-石墨烯-介质-石墨烯-银膜复合膜对称结构的SPR传感器,增加石墨烯膜层,解决银膜SPR传感器易氧化导致稳定性下降问题。采用角度调制的方法对SPR传感结构进行了性能参数分析,研究了金属材质、石墨烯以及检测介质的厚度对传感性能的影响。结果表明,银膜相比金膜,具有更好的共振效果,灵敏度较高;通过调节检测介质的厚度,可以改变角度的调节范围,实现了传感器的可调性;对称传感结构可以产生双共振峰SPR曲线,为分布式传感提供了可供参考的依据;石墨烯优化并提高了传感器的稳定性和检测灵敏度。

费米折射率平面波导激励的差分检测型对称结构表面等离子共振传感研究

为了实现被测折射率范围可调，提高检测灵敏度，将双波长差分检测技术应用于平面波导激励的金属一介质一金属组成的对称型表面等离子体共振传感结构中．通过对对称结构的模式特性分析，研究了该结构中激发等离子体表面波时，介质厚度与被测折射率的关系及双波长差分检测的原理．采用离子交换法制备平面波导，用费米函数拟合其渐变折射率分布．用光强调制方式，分别进行单波长和双波长差分检测，对折射率为1．33～1．428之间的甘油溶液进行测试，实验结果表明，该结构可激发等离子体表面波，与传统平面波导激励的表面等离子体共振传感结构相比，通过改变被测介质的厚度可以改变共振条件，进而改变折射率的测量范围．若被测范围选择合适，检测的线性较好，采用差分检测方法比单波长检测方法的灵敏度提高近一倍．