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契形结构光纤表面等离子体共振传感器研究

冯李航 曾捷 梁大开 张为公

契形结构光纤表面等离子体共振传感器研究

冯李航, 曾捷, 梁大开, 张为公
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  • 提出了一种契形端面结构的光纤表面等离子体共振(SPR)传感器激励模型. 采用时域有限差分法对契形SPR波导的共振模型进行数值模拟, 通过在光纤出射端抛磨契形角度并进行敏感膜修饰, 制出具有契形端面结构的类Kretschmann微棱镜式光纤SPR传感器, 实现激发SPR的光波调制.结果表明, 在1.3330–1.4215折射率范围内, 制备的契形光纤SPR传感器相对于常规光纤SPR传感器, 其平均灵敏度提高了近1–6倍, 1倍和6倍分别出现在小角度结构(15° 契形) 传感器和大角度结构(60°契形) 传感器, 且仍保持 10-5 等级的分辨率. 该类型结构的传感器具有契形端面激励模式, 设计灵活性高、制备工艺简单、可微量检测样本等优点, 能够很好地适应于不同环境和测量条件的实际生化检测、环境监测需求.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60906037, 51161120326)和江苏省科技支撑计划(批准号: BE2011181)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-28
  • 修回日期:  2013-02-27
  • 刊出日期:  2013-06-05

契形结构光纤表面等离子体共振传感器研究

  • 1. 南京航空航天大学, 机械结构力学及控制国家重点实验室, 南京 210016;
  • 2. 东南大学 仪器科学与工程学院, 南京 210096
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 60906037, 51161120326)和江苏省科技支撑计划(批准号: BE2011181)资助的课题.

摘要: 提出了一种契形端面结构的光纤表面等离子体共振(SPR)传感器激励模型. 采用时域有限差分法对契形SPR波导的共振模型进行数值模拟, 通过在光纤出射端抛磨契形角度并进行敏感膜修饰, 制出具有契形端面结构的类Kretschmann微棱镜式光纤SPR传感器, 实现激发SPR的光波调制.结果表明, 在1.3330–1.4215折射率范围内, 制备的契形光纤SPR传感器相对于常规光纤SPR传感器, 其平均灵敏度提高了近1–6倍, 1倍和6倍分别出现在小角度结构(15° 契形) 传感器和大角度结构(60°契形) 传感器, 且仍保持 10-5 等级的分辨率. 该类型结构的传感器具有契形端面激励模式, 设计灵活性高、制备工艺简单、可微量检测样本等优点, 能够很好地适应于不同环境和测量条件的实际生化检测、环境监测需求.

English Abstract

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