傾斜光纖光柵及其表面等離子共振傳感器的機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、傾斜光纖光柵與普通光纖布拉格光柵(FBG)同屬短周期光纖光柵，兩者的不同之處在于傾斜光纖光柵的柵平面與光纖橫截面并不平行，而是成一夾角。這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得TFBG能夠?qū)⒗w芯模式耦合進(jìn)入包層傳播，在布拉格諧振峰的下游形成一系列離散的反向傳播的包層模式。本論文先就耦合模理論對TFBG中光波模式的傳輸特性進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出能夠解釋模式耦合的普適方程，并在此基礎(chǔ)上建立TFBG的傳輸模型，分析了其對結(jié)構(gòu)、溫度以及外部折射率變化的敏感程度與光學(xué)參數(shù)。

2、而在傾斜光纖中傳輸?shù)陌鼘幽Ｊ娇梢宰鳛楸砻娴入x子波的激勵(lì)光，因此TFBG非常適合作為SPR傳感器的光耦合器件。
　　 表面等離子體共振(SPR)傳感器是一種基于金屬與電介質(zhì)界面表面等離子波的傳播常數(shù)對外界環(huán)境折射率敏感原理的光學(xué)傳感器。基于體型光學(xué)器件（如棱鏡）的SPR傳感器早已商品化，目前此類傳感器研究的熱點(diǎn)在于利用光波導(dǎo)尤其是光纖器件實(shí)現(xiàn)傳感器的小型化及微型化。本文在回顧總結(jié)光纖耦合型SPR傳感器的研究歷史與現(xiàn)狀之后，提出了一

3、種新型的基于傾斜光纖光柵(TFBG)的傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　 使用真空濺射的方法在TFBG的包層表面鍍一層厚度在納米級的SPR活性金屬膜就制成了表面等離子體共振傳感器。TFBG的包層模式中滿足一定條件的光子能夠在金屬鍍膜的外表面激起表面等離子體共振，這一共振對金屬膜外表面的電介質(zhì)折射率十分敏感——這就是TFBG-SPR傳感器的傳感原理。與其它之前報(bào)道的基于光纖器件的SPR傳感器相比，基于TFBG的SPR傳感器無需對光柵進(jìn)行結(jié)構(gòu)上