光纤表面等离子体共振传感器的性能分析.pdf

《光纤表面等离子体共振传感器的性能分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013正仪表技术与传感器2013第9期InstrumentTechniqueandSensorNO．9光纤表面等离子体共振传感器的性能分析王尧，孙晓红，孟莉，武毓龙(郑州大学信息工程学院，河南省激光与光电信息技术重点实验室，河南郑州450052)摘要：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ComsolMuhiphysic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

2、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。关键词：光纤表面等离子体共振；溶液折射率；光场强度；拟合曲线。中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2013)09—0O06—02PerformanceAnalysisofOpticFiberSurfacePlasmaResonanceSensorWANGYao，SUNXiao—hung，MENGLi，WUYu—long(HenanKeyLaboratoryofLaserandOpt

3、o-electricInformationTechnology，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou，450052，China)Abstract：Theopticfibersurfaceplasmaresonancesensorcombinestheopticalfibertransmissiontechnologywithsurfaceplasmonresonancetechnology，havingimportantsignificancefortherealtimetransmissionandpr

4、ecisionmeasurement．ByComsolMuhiphysicsoftware，thesurfaceplasmaresonancefiberopticsensorstructureandmodulationmethodwasstudied．AndintheCOn．ditonoffixedincidentlightangleandwavelength，therefractiveindexandthelightfieldintensityWaSstudied，andthefittingcurvewaspresented

5、．Andtheresultsshowthattheindexofrefractionandthelightfieldintensityhasastrictlinearrlationshipandthesensorhashighsensitivityforliquidrefractive．Keywords：opticalfibersurfaceplasmonresonance；refractiveindex；lightfieldintensity；fittingcurve0引言～50nm时，此倏逝波的横向分量将会与在金属薄膜和敏

6、感层近年来，传感器正朝着小型化、智能化、高灵敏度的方向快(可以认为是待测溶液)交界面处的等离子体激元作用(若膜太速发展，其中表面等离子体共振传感器因其高灵敏度的特性而厚此倏逝波将会直接反射回光纤)，此光波波矢横向分量为备受关注，而光纤表面等离子体共振传感器因其便于实时传输K。=V~0eos0(1)测量，体积小和高灵敏度而倍受青睐。光纤表面等离子体共振传感器是将光纤中间的一段外层式中：为入射光的角频率；c为真空中的光速；为入射光的入剥去，并在纤芯上沉积一层高反射的金属膜，在光纤内全反射射角。传输的光与金属膜相互作用，满足条件的光

7、将由于表面等离子同时，在金属和样品的交界面处，金属表面的自由电子气将被激发，产生震荡电荷，从而形成表面等离子体激元，其波矢为体共振而被吸收，在光纤的输出端检测输出光强与溶液折射率的关系，从而可以实现对位置折射率溶液的精确测量，这种方Ksp詈√(2)法简便快捷且具有很高的灵敏度。式中：为入射光的角频率；c为真空中的光速；s、s分别为金文中根据表面等离子体共振原理基于Comsol仿真软件设属薄膜和敏感层的介电常数。计了一种光强检测型的的光纤表面等离子体共振传感器，并对当Ko=Ks。时，金属表面的等离子体激元将与倏逝波产生其进行了仿

8、真研究。1基本原理耦合，从而产生表面等离子体共振吸收，此时反射光强急剧下降，达到最小。表面等离子体共振是一种电荷密度震荡现象。如图1所示，是一种传输型光纤表面等离子体共振传感器模型，当光线经过光纤去掉包层后镀上金属膜层的区域后并满足一定条件fI_．．·时将会发生等离子体共振。