基于光纤马赫泽德干涉的液晶pH传感研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文(工程硕士)基于光纤马赫泽德干涉的液晶pH传感研究硕士研究生：龙思邦指导教师：刘永军副教授企业导师：张然研究员工程领域：光学工程论文主审人：孙伟民教授哈尔滨工程大学2018年06月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文(工程硕士)基于光纤马赫泽德干涉的液晶pH传感研究硕士研究生：龙思邦指导教师：刘永军副教授学位级别：工程硕士工程领域：光学工程所在单位：理学院论文提交日期：2018年4月27日论文答辩日期：2018年6月8日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheP

2、rofessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)InvestigationofLiquidCrystalpHSensorbasedonFiberMach-ZehnderInterferometerCandidate:LongSiBangSupervisor:AssociateProfessorLiuYongjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:OpticalEngineeringDateofSubmission:Apr.27,2018DateofOr

3、alExamination:Jun.8,2018University:HarbinEngineeringUniversity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

4、在校攻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（签字）：日期：年月日年月日摘要由于具备细小质轻，高灵敏度以及强大的抗干扰能力等

5、优点，以光纤(Fiber)为基础的光学器件吸引了各领域研究学者的浓厚兴趣，在光学领域，物理参数测量，生化领域，通讯领域应用极为广泛，而光纤传感器件的研究在其中占有极大的比重。以马赫泽德干涉仪(Mach-Zehnderinterferometer,MZI)为传感模式的全光纤MZI同时兼具了MZI的高分辨率特点和光纤的优异特性。液晶(Liquidcrystal,LC)凭借其特有的双折射特性和良好的电磁、温度响应特性被广泛应用在传感领域，将LC与全光纤MZI结合而衍生出的液晶光纤MZI融合三者的优点，兼具制造简单，细小质轻，灵敏度高，分辨率好的优势。盘尼西林在医学上被普遍使用，检测盘尼西

6、林水解的过程对于医学和生化领域具有总要意义。本文围绕液晶全光纤马赫泽德干涉仪的传感特性展开了一系列实验研究，实现了液晶全光纤MZI的pH传感，并使用该传感器检测了盘尼西林水解的过程。具体研究内容包括：使用光纤熔接机在光子晶体光纤(Photoniccrystalfiber，PCF)两端连接单模光纤(Singlemodefiber，SMF)制造出MZI，再通过氢氟酸腐蚀的方法制造成锥形MZI，然后在锥区镀上一层月桂基葡萄糖苷(Alkylglucoside，APG)材料，最后涂上一层掺杂PBA的5CB(4-cyano-4'-pentylbiphenyl)液晶就得到了所设计的液晶光纤MZI

7、pH传感器。实验验证了PBA(4'-pentyl-biphenyl-4-carboxylicacid)的效果，研究了锥区直径对于pH传感器灵敏度的影响，其中50μm锥区直径的灵敏度最高。所制备的pH传感器在8.5-5.6的pH范围的灵敏度为1.7445nm/pH，线性度为达到0.9793，误差为0.3nm。使用所制备的pH传感器进行了检测盘尼西林水解的研究，实验结果发现盘尼西林在青霉素酶的作用下，其水解过程是非线性的，在检测500μM的盘尼西林在35μM的青霉素酶的水