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两类典型光纤型SPR传感器的理论模型比较

蓝锦龙,  顾铮先,  唐雄

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蓝锦龙, 顾铮先, 唐雄. 两类典型光纤型SPR传感器的理论模型比较[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 922001-0922001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0922001
引用本文: 蓝锦龙, 顾铮先, 唐雄. 两类典型光纤型SPR传感器的理论模型比较[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 922001-0922001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0922001
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Lan Jinlong, Gu Zhengtian, Tang Xiong. Comparison of theory model for two typical optical fiber sensors based on SPR[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 922001-0922001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0922001
Citation: Lan Jinlong, Gu Zhengtian, Tang Xiong. Comparison of theory model for two typical optical fiber sensors based on SPR[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 922001-0922001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0922001
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两类典型光纤型SPR传感器的理论模型比较

doi: 10.3788/IRLA201645.0922001
  • 1.

    上海理工大学 理学院 光电功能薄膜实验室,上海 200093

基金项目: 

国家自然科学基金（60777035）;教育部科学技术研究重点项目（208040）;上海市教育委员会科研创新重点项目（11ZZ131）;上海市重点学科建设项目（S30502）;上海市研究生创新基金项目（JWCXSL1402）;沪江基金（B14004）

详细信息
    作者简介:

    蓝锦龙(1990-),男,硕士生,主要从事长周期光纤光栅传感理论及应用方面的研究。Email:jin_long_lan@163.com

  • 中图分类号: O484;O435

Comparison of theory model for two typical optical fiber sensors based on SPR

  • 1.

    Laboratory of Photo-electric Functional Films,College of Science,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China

  • 摘要: 针对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器：传统型包层腐蚀的镀金属多模光纤传感器、新型镀金属单模光纤光栅传感器，指出其不同的SPR模型处理方法及传感特性。首先，根据传统型SPR光纤传感器的结构特点，利用平板SPR理论给出反射谱特性，同时指出并证明薄膜光学理论在平板SPR结构中与平板SPR理论的等价性。其次，针对新型SPR光纤光栅传感器结构特点，依据模式耦合思想，结合SPW模式特征，提出了光纤光栅SPR结构的理论处理方法，得到了镀金膜三包层LPFG结构的透射谱。最后，对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器的传感特性进行了比较分析，结果表明，两类传感器对环境折射率均具有较高的分辨率，但新型光纤光栅SPR传感器的分辨率高出传统SPR光纤传感器3个数量级。
    Abstract: Aiming at two kinds of typical optical fiber sensor based on SPR effect, which are traditional multimode optical fiber sensor coated with metal film whose cladding is corrosion, and a novel single-mode optical fiber grating sensor coated with metal film, SPR theoretical model and processing method were presented. First of all, according to the structural characteristics of traditional fiber SPR sensor, using the theory of plate SPR effect, reflection spectra of this sensor were given. Meanwhile, it is pointed out and proved that thin film optical theory and theory of SPR are equivalent in the flat structure. Secondly, according to the structure characteristics of novel SPR fiber grating sensor based on mode coupled theory, combined with the feature of SPW mode, the theory processing method of SPR in fiber grating was put forward, the transmission spectra of triple-cladding LPFG coated with gold film were given. Finally, the comparative analysis on the sensing characteristic of two kinds of typical optical fiber sensor based on the SPR effect was carried out, and the results show that two kinds of structure have high resolution of environment refractive index, but the resolution novel optical fiber grating SPR sensor is higher 3 orders of magnitude than that of traditional fiber SPR sensor.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-05
  • 修回日期:  2016-02-03
  • 刊出日期:  2016-09-25

两类典型光纤型SPR传感器的理论模型比较

doi: 10.3788/IRLA201645.0922001
  • 1. 上海理工大学 理学院 光电功能薄膜实验室,上海 200093
    • 作者简介:

    蓝锦龙(1990-),男,硕士生,主要从事长周期光纤光栅传感理论及应用方面的研究。Email:jin_long_lan@163.com

  • 收稿日期: 2016-01-05
  • 修回日期: 2016-02-03
  • 刊出日期: 2016-09-25
基金项目:

国家自然科学基金（60777035）;教育部科学技术研究重点项目（208040）;上海市教育委员会科研创新重点项目（11ZZ131）;上海市重点学科建设项目（S30502）;上海市研究生创新基金项目（JWCXSL1402）;沪江基金（B14004）

  • 中图分类号: O484;O435

摘要: 针对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器：传统型包层腐蚀的镀金属多模光纤传感器、新型镀金属单模光纤光栅传感器，指出其不同的SPR模型处理方法及传感特性。首先，根据传统型SPR光纤传感器的结构特点，利用平板SPR理论给出反射谱特性，同时指出并证明薄膜光学理论在平板SPR结构中与平板SPR理论的等价性。其次，针对新型SPR光纤光栅传感器结构特点，依据模式耦合思想，结合SPW模式特征，提出了光纤光栅SPR结构的理论处理方法，得到了镀金膜三包层LPFG结构的透射谱。最后，对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器的传感特性进行了比较分析，结果表明，两类传感器对环境折射率均具有较高的分辨率，但新型光纤光栅SPR传感器的分辨率高出传统SPR光纤传感器3个数量级。

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