文档介绍：分类号学号 M200972908
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

基于微结构光纤的折射率和
pH 值传感器研究

学位申请人: 周驰
学科专业: 光电信息工程
指导教师: 刘海荣副教授
夏历副教授
答辩日期:
A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering

The Research on Refractive Index and pH
Value Sensors Based on Micro-structure
Optical Fibers

Candidate : Zhou Chi
Major : Opto-electronics Information
Engineering
Supervisor : Associate Prof. Liu Hairong
Associate Prof. Xia Li

Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074, P. R. China
December, 2011
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日期: 年月日

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不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文

摘要
基于微结构光纤的传感器是近年来光学传感器的研究热点之一。微结构光纤传感
器具有结构简单、体积小、性价比高和可远距离分析等优点,在生物医学、食品检测、
环境检测等方面有广泛的应用前景。在基于微结构光纤的折射率传感器中,基于表面
等离子体共振和反谐振原理的光子晶体光纤传感器由于其高灵敏度和反应速度,受到
了广泛的关注。但是基于这两种传感机理的传感器都有着其天然的探测范围限制,如
何扩大传感器的探测范围,使其具有更大的普适性,是极有学术意义和应用价值的研
究。
本论文在仔细分析了表面等离子体共振和反谐振的工作原理后,发现两种共振分
别发生在待测样品折射率小于和大于背景材料折射率的情况下,因此提出了同时基于
表面等离子体共振和反谐振原理的传感器,对其潜在的折射率传感可能性进行的讨论,
并分析了传感器的结构参数以及通道数对传感器性能的影响。经过优化后,传感器的
探测范围可达 ~,灵敏度最高可达 27000nm/RIU。
pH 值在生物化学领域是另一重要的测量参量,在本研究中采用了在光纤耦合器表
面镀 pH 值敏感溶胶-凝胶镀膜的方式进行实际测量实验。实验采用包埋法将 pH 指示剂
固定在光纤表面,得到的光纤传感器在灵敏度、线性度以及响应速度方面均有极好的
表现,并具备良好的可重复性。

关键词:表面等离子体共振反谐振光子晶体光纤传感器 pH 值

I
华中科技大学硕士学位论文

Abstract
In recent years, Micro-sturcture Optical Fiber optical fibers (MOFs) sensors have
received huge attention since the first demonstration of the detection of a refractive index
change in waveguide configurations. MOFs sensors have many ad