基于表面等離子體共振的光子晶體光纖傳感特性的研究.pdf

1、光子晶體光纖(PCF)由于其包層空氣孔結(jié)構(gòu)的特殊性和可控性，從種類眾多的光纖中脫穎而出，并迅速發(fā)展成光纖通信、光纖傳感等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而表面等離子體共振(SPR)傳感技術(shù)在生物、化學(xué)、環(huán)境、醫(yī)學(xué)等許多與人們生活密切相關(guān)的領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。本文把表面等離子體共振技術(shù)與光子晶體光纖相結(jié)合應(yīng)用于傳感器，設(shè)計(jì)出了多種基于表面等離子體共振的光子晶體光纖傳感結(jié)構(gòu)，分析了其各項(xiàng)傳感特性，這為以后研究基于SPR的光子晶體光纖傳感器的傳感性能提供理

2、論參考，具有重要的學(xué)術(shù)意義。
　　本文以有限元法為數(shù)值模擬方法，使用全內(nèi)反射型光子晶體光纖制作光纖傳感器，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)對(duì)光子晶體光纖概念及其性質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)介，并介紹了光子晶體光纖傳感器的研究現(xiàn)狀；
　　(2)推導(dǎo)了光子晶體光纖中光波場(chǎng)的波動(dòng)方程，簡(jiǎn)要說明了幾種常見的光子晶體光纖數(shù)值模擬方法，重點(diǎn)研究了有限元法，總結(jié)了有限元法解題的一般步驟，并推導(dǎo)了有限元方程，此外又簡(jiǎn)介了COMSOL Multiphysi

3、cs有限元分析軟件；
　　(3)概述表面等離子體共振及其原理，簡(jiǎn)介了基于SPR的光子晶體光纖傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀；提出了作者的設(shè)計(jì)方案，敘述了基于有限元法的COMSOL Multiphysics軟件的建模過程，并設(shè)置其各項(xiàng)參數(shù)；
　　(4)模擬得到了光子晶體光纖基模的模場(chǎng)分布圖，計(jì)算了它的有效折射率(為一復(fù)數(shù))；分析了波長(zhǎng)與有效折射率實(shí)部的關(guān)系，同時(shí)利用光纖限制損耗和有效折射率虛部之間的關(guān)系，研究了光子晶體光纖空氣孔尺寸的改變對(duì)