【摘 要】
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光纤表面等离子体谐振传感器因其传感灵敏度高、无标记检测、能够远距离实时传感等优点被广泛应用于环境监测、食品安全、生物化学等诸多领域中进行微量物质的检测。本文针对折射率和温度测量时要求的高灵敏度和高分辨率,提出了几种新型的光纤传感器。研究了光纤表面等离子体谐振传感器在测量溶液中微量溶质时水温变化对于传感器性能的影响。设计了一种莫尔型复用倾斜光纤光栅,研究了该光栅的温度和折射率响应特性。研究了金属氧化
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光纤表面等离子体谐振传感器因其传感灵敏度高、无标记检测、能够远距离实时传感等优点被广泛应用于环境监测、食品安全、生物化学等诸多领域中进行微量物质的检测。本文针对折射率和温度测量时要求的高灵敏度和高分辨率,提出了几种新型的光纤传感器。研究了光纤表面等离子体谐振传感器在测量溶液中微量溶质时水温变化对于传感器性能的影响。设计了一种莫尔型复用倾斜光纤光栅,研究了该光栅的温度和折射率响应特性。研究了金属氧化物对于光纤表面等离子体谐振传感器传感性能的影响。设计了一种基于光纤倾斜末端的温度传感器。本文的主要工作包括:1、设计并制作了一种透射式光纤表面等离子体谐振温度传感器,研究了以水为传感介质时光纤表面等离子体谐振传感器的温度响应特性。针对光纤表面等离子体谐振传感器谐振光谱噪声大的特点,提出了一种改进型经验模态算法对表面等离子体谐振光谱进行了滤波处理,实现谐振光谱的零相移滤波降噪。2、研究了提高倾斜光纤光栅折射率传感分辨率的方法。设计了一种莫尔型复用倾斜光纤光栅,研究了该复用倾斜光纤光栅温度和折射率响应特性,该复用倾斜光纤光栅进行折射率测量时比普通倾斜光纤光栅分辨率提高了一个量级。利用该复用光栅制作表面等离子体传感器进行折射率传感,将传感范围从单一倾斜光栅的1.4242增加至1.4442。3、研究了金属氧化物对光纤表面等离子体谐振传感器工作波段的影响。理论仿真并实验验证了二氧化钛薄膜对光纤表面等离子体谐振传感器工作光谱范围红移的影响程度,及其对光纤表面等离子体谐振传感器折射率传感性能的影响。实验验证了氧化铟锡薄膜对光纤表面等离子体谐振传感器工作光谱范围及传感性能的影响,发现在有氧化铟锡膜层辅助时光纤SPR传感器能够在空气中激发表面等离子体谐振,从而进一步扩大了折射率传感范围。4、设计了一种基于光纤倾斜末端的微型温度传感器,通过一次性将单模光纤末端研磨成30o倾角构成光纤末端微型迈克尔逊干涉仪,可实现-40 oC到900 oC的大范围温度测量。
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