丁子平 廖健飞 曾泽楷

(赣南师范大学物理与电子信息学院, 赣州 341000)

基于表面等离子体共振的微结构光纤传感器具有高灵敏、免标记和实时监控等优点.如今, 由于此类传感器广泛应用于食品安全控制、环境检测、生物分子分析物检测等诸多领域而受到大量研究.然而, 目前所报道的绝大多数此类传感器只能应用于可见光或近中红外传感.因此, 对可应用于中红外传感的表面等离子体共振微结构光纤传感器的研究是一项极具挑战性的工作.基于此, 本文设计了一种可以工作在近红外和中红外区域的新型高灵敏表面等离子体共振微结构光纤传感器.传感器采用双芯单样品通道结构, 该结构不仅可以消除相邻样品通道间的相互干扰和提高传感器的信噪比, 还可以在超宽带波长范围内实现高灵敏检测.采用全矢量有限元法对其传感特性进行了系统的研究, 研究结果表明: 当待测样品折射率分布在1.423—1.513 范围内时, 传感器不仅可以在1.548—2.796 µm 的超宽带波长范围内进行工作, 而且其平均灵敏度高达13964 nm/RIU.此外, 传感器的最高波长灵敏度和折射率分辨率分别为17900 nm/RIU, 5.59 × 10–7 RIU.

1 引 言

痕量检测是一种检测物质含量在百万分之一以下的分析检测方法, 它在安全生产、生物医学、环境检测、国防科技等众多领域都有极为重要的应用[1−3].因此, 对高精度、超灵敏的痕量检测技术的研发已变得至关重要, 而基于微结构光纤(microstructured fiber, MF)表面等离子体共振(surface plasmon resonance, SPR)的传感技术, 由于……