光纤表面等离子体波传感器的理论研究 被引量：10

1

作者 曹振新 吴乐南 +1 位作者 王兴 戴戈 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期582-584,共3页

利用光纤表面等离子体共振 (SPR)技术设计了光纤表面等离子体波传感器 .该传感器与传统棱镜SPR传感器相比有很多优点 .由于引入了光纤结构 ,SPR传感器的计算变得相当复杂 .此前 ,由于不能准确计算 ,其设计主要依赖于经验 ,从而严重影响... 利用光纤表面等离子体共振 (SPR)技术设计了光纤表面等离子体波传感器 .该传感器与传统棱镜SPR传感器相比有很多优点 .由于引入了光纤结构 ,SPR传感器的计算变得相当复杂 .此前 ,由于不能准确计算 ,其设计主要依赖于经验 ,从而严重影响了所设计的传感器的性能 .根据光纤SPR传感器的特点 ,在一定条件下把斜线作为子午线来处理 ,推导了光纤SPR传感器中总反射系数的计算公式 ,实现了对光纤SPR传感器的理论计算过程 ,同时与实验结果进行了对比 ,结果表明理论计算结果与实验相吻合 ,从而为系统地分析光纤SPR传感器的性能提供了一个有效的手段 ,并且为实际设计光纤SPR传感器提供了理论依据 . 展开更多

关键词 物理光学 光纤传感器 表面等离子体波共振

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多通道光纤表面等离子体波共振传感器研究 被引量：3

2

作者 曾捷 梁大开 +2 位作者 张晓丽 万艳 曾建民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期508-513,共6页

研究了一种采用2×n型特种耦合器构建的多通道光纤表面等离子体波共振(SPR)传感器模型。应用空分复用原理和多层膜反射理论分析了SPR共振效应在若干光纤探针中连续被激励的基本原理。数值模拟和实验结果表明,研制的双通道光纤SPR探... 研究了一种采用2×n型特种耦合器构建的多通道光纤表面等离子体波共振(SPR)传感器模型。应用空分复用原理和多层膜反射理论分析了SPR共振效应在若干光纤探针中连续被激励的基本原理。数值模拟和实验结果表明,研制的双通道光纤SPR探针能够达到与常规单通道探针相同的检测灵敏度。这种新型多通道传感模型的特点在于,各通道探针特性可根据待测检测目标进行选择替换,通道数目可以根据实际待测参量进行调节,并适用于对处于不同空间位置目标液体参量进行检测的情况。 展开更多

关键词 光纤光学 表面等离子体波共振 多通道 液体介质

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光纤表面等离子体波传感器中共振波长的理论计算 被引量：3

3

作者 朱彩莲 曹振新 +1 位作者 吴乐南 杨洋 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第1期136-139,共4页

光纤SPR传感器是一种新型传感器 ,可在多个领域实现远距离实时在线监测。根据表面等离子体波的共振条件计算了光纤SPR传感器的关键参数———共振波长 ,并且给出在一定条件下传感器的最大量程。为光纤SPR传感器的设计提供了有力的工具。

关键词 光纤SPR传感器 表面等离子体波 共振波长 量程

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光纤表面等离子体波传感器的温度特性的研究 被引量：3

4

作者 曹振新 粱大开 郭明江 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期31-34,共4页

本文从粒子振动的角度讨论了光纤表面等离子体波传感器对于温度的敏感特性。对于金属 /介质的表面等离子体波传感器 ,在界面处产生的等离子体振动实质是大量电子的集体振荡。在某一特定的波长的P光激励下 ,电子吸收了光子的能量而改变... 本文从粒子振动的角度讨论了光纤表面等离子体波传感器对于温度的敏感特性。对于金属 /介质的表面等离子体波传感器 ,在界面处产生的等离子体振动实质是大量电子的集体振荡。在某一特定的波长的P光激励下 ,电子吸收了光子的能量而改变了原来的运动方式 ,当激励的光信号与电子群的固有振荡频率一致时 ,大量的电子振动变为一种谐振。由于界面处的电子密度与温度是密切相关的 ,不同的温度时密度不同———温度越高 ,电子的密度越大 ,而电子群的集体振荡又与电子的密度密切相关。所以温度的变化将对等离子体的共振频率产生非常重要的影响。利用了这一效应来补偿环境介质的温度变化 ,可以克服环境温度对测试所带来的影响。此外 ,本文也讨论了采用光纤SPW传感器可以进行多参数的测量。 展开更多

关键词 光纤表面等离子体波传感器 温度 温度补偿 多参数测量 等离子体波

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介质保护膜在表面等离子体波探测器中的应用研究 被引量：9

5

作者 赵延瑞 王永昌 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期505-508,共4页

基于表面等离子体波共振技术的探测器中金属膜通常与被探测物直接接触 ,在金属膜和被探测物之间增加一层介质膜 ,可以对金属膜进行保护 .为了优化探测器的设计 ,通过对四层共振结构中表面等离子体波共振吸收峰随保护层厚度及其介电常数... 基于表面等离子体波共振技术的探测器中金属膜通常与被探测物直接接触 ,在金属膜和被探测物之间增加一层介质膜 ,可以对金属膜进行保护 .为了优化探测器的设计 ,通过对四层共振结构中表面等离子体波共振吸收峰随保护层厚度及其介电常数变化的计算 。 展开更多

关键词 表面等离子体波 保护层 多层介质膜

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电子平行金属表面运动激励表面等离子体波研究 被引量：2

6

作者 张平 张雅鑫 +1 位作者 周俊 刘盛纲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期234-238,共5页

从麦克斯韦方程组出发,结合边界条件,理论分析了电子平行金属表面运动所激励的表面等离子体波的色散关系等特性,分别讨论了匀速电子在金属块和金属薄膜上方运动激励表面等离子体波的两种情况。并结合粒子模拟仿真,对理论分析进行了验证。

关键词 色散关系 电子激励 金属薄膜 表面等离子体波

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光纤表面等离子体波传感器测量液体折射率的研究 被引量：2

7

作者 朱彩莲 吴乐南 杨洋 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第4期675-678,共4页

针对表面等离子体波共振现象产生的原理和激发条件进行了阐述。通过自行设计的一套光纤表面离子体波传感器测试系统 ,测定了从 0 %～ 70 %的不同浓度甘油水溶液折射率与共振波长的关系 ,实验结果具有较好的重复性并和理论分析相吻合。... 针对表面等离子体波共振现象产生的原理和激发条件进行了阐述。通过自行设计的一套光纤表面离子体波传感器测试系统 ,测定了从 0 %～ 70 %的不同浓度甘油水溶液折射率与共振波长的关系 ,实验结果具有较好的重复性并和理论分析相吻合。由此得到一种基于光纤SPR传感技术的液体折射率测量方法。 展开更多

关键词 表面等离子体波共振(SPR) 共振波长 折射率 介电常数

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应用于折射率检测的光纤表面等离子体波传感器的研究

8

作者 邱浩 梁大开 +2 位作者 温卫东 杨红 陶宝祺 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期26-27,共2页

光纤表面等离子体波传感器具有结构简单、灵敏度高等特点 ,在机敏结构中具有非常重要的应用前景。运用光纤表面等离子体波来测量折射率是一种简便、灵敏的方法 ,我们可以利用这一特性制作出通过检测折射率对复合材料进行固化检测的光纤... 光纤表面等离子体波传感器具有结构简单、灵敏度高等特点 ,在机敏结构中具有非常重要的应用前景。运用光纤表面等离子体波来测量折射率是一种简便、灵敏的方法 ,我们可以利用这一特性制作出通过检测折射率对复合材料进行固化检测的光纤表面等离子体波传感器。 展开更多

关键词 表面等离子体波 光纤传感器 折射率

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利用表面等离子体波共振效应(SPRE)对角度与共振波长关系的研究

9

作者 曹振新 梁大开 郭明江 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期43-44,共2页

本文利用了Kretchmann模型的表面等离子体波共振效应 ,研究了共振波长对入射角变化的敏感性 ,从而为研制一种新的角度传感器提供了依据。

关键词 表面等离子体波 共振波长 入射角 共振效应 对角度

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参量变化对长程表面等离子体波特性的影响

10

作者 刘瑾 杨海马 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期221-224,共4页

为了掌握长程表面等离子体波的共振角度、共振峰半峰全宽以及衰减峰深度等重要特性,采用棱镜耦合激发介质-金属薄膜-介质对称结构中的长程表面等离子体波,研究了金属膜材料、厚度、介质折射率及介质厚度等参量变化时对长程表面等离子体... 为了掌握长程表面等离子体波的共振角度、共振峰半峰全宽以及衰减峰深度等重要特性,采用棱镜耦合激发介质-金属薄膜-介质对称结构中的长程表面等离子体波,研究了金属膜材料、厚度、介质折射率及介质厚度等参量变化时对长程表面等离子体波特性的影响。结果表明,实验中激发的长程表面等离子体波的衰减峰半峰全宽比传统的窄1~2个数量级;当介质膜厚度为500nm和1300nm时,激发的表面等离子体波的衰减深度只有薄膜厚度为700nm和1000nm时的1/2左右;随着介质膜厚度的增加,半峰全宽减小,金属膜越薄,衰减深度越深,衰减峰的半峰全宽值越小;介质膜折射率的改变对于半峰全宽的影响不明显;金属膜参量的变化将改变共振峰的位置。该研究为长程表面等离子体波的激发及应用于传感领域提供了有效依据,有利于其在波导和生物传感等方面的应用。 展开更多

关键词 物理光学 特性影响 棱镜耦合 长程表面等离子体波

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Otto结构表面等离子体波光调制器模拟计算 被引量：1

11

作者 胡忞远 朱晓 齐丽君 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期325-327,331,共4页

根据受抑全内反射(FTIR)光调制器的原型,结合金属表面受激所产生的表面等离子体波(SPW)与p偏振光共振并吸收光能量的性质,设计了Otto结构的SPW光调制器,通过改变Otto结构中空气间隙的大小或入射角的大小这两种方式对入射光进行调制。针... 根据受抑全内反射(FTIR)光调制器的原型,结合金属表面受激所产生的表面等离子体波(SPW)与p偏振光共振并吸收光能量的性质,设计了Otto结构的SPW光调制器,通过改变Otto结构中空气间隙的大小或入射角的大小这两种方式对入射光进行调制。针对Cu,Al,Ag3种金属以及1.064μm和0.532μm两种波长激光的情况下进行了模拟计算。结果表明,改变入射角方式的调制效果更佳,0.5°的入射角改变所引起的反射率R的变化量可达0.9以上。 展开更多

关键词 光调制器 表面等离子体波 Otto结构 受抑全内反射

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表面等离子体波衰减全反射谱的非扫描测定 被引量：2

12

作者 张继林 曹庄琪 +4 位作者 张爱华 黄澍 沈启舜 窦晓鸣 陈英礼 《光电工程》 CAS CSCD 2000年第4期14-17,共4页

提出一种利用 CCD摄象技术对表面等离子体波衰减全反射谱 ( ATR峰 )进行一次成象测量的方法。利用光学图象空间滤波技术对激光光斑进行均匀化处理 ,并利用计算机图象处理技术对 CCD摄取图象进行噪声信号的剔除和图象信号的优化 ,以及高... 提出一种利用 CCD摄象技术对表面等离子体波衰减全反射谱 ( ATR峰 )进行一次成象测量的方法。利用光学图象空间滤波技术对激光光斑进行均匀化处理 ,并利用计算机图象处理技术对 CCD摄取图象进行噪声信号的剔除和图象信号的优化 ,以及高斯分布激光光强的反高斯变换技术 ,成功地实现了 ATR峰的非扫描测量 ,避免了传统的利用步进马达驱动 θ/2 θ转角仪测量ATR峰的繁琐过程。 展开更多

关键词 全反射光谱 光谱测量 表面等离子体波衰减

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基于半导体等离子体频率光学调控的太赫兹波调制系统 被引量：1

13

作者 杨涛 葛嘉程 +1 位作者 周源 黄维 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期54-59,共6页

介绍了一种太赫兹波光学调制系统,该系统首先通过刀片与半导体之间的狭缝实现太赫兹波和太赫兹表面等离子体波之间的耦合,然后通过改变照射到本征半导体表面的光强用以调控半导体表面的等离子体频率,使得半导体表面的等离子体频率在有... 介绍了一种太赫兹波光学调制系统,该系统首先通过刀片与半导体之间的狭缝实现太赫兹波和太赫兹表面等离子体波之间的耦合,然后通过改变照射到本征半导体表面的光强用以调控半导体表面的等离子体频率,使得半导体表面的等离子体频率在有光照和无光照条件下分别大于和小于其上传输的太赫兹表面等离子体波的频率,从而实现对在半导体表面传输的太赫兹表面等离子体波以及由其耦合出的太赫兹波的强度调控。该调制方法与传统方法相比具有调控频带宽、速度快、成本低、常温工作等优点,可用于太赫兹波通讯。仿真和实验结果进一步验证了该调制系统应用的可行性。 展开更多

关键词 太赫兹 表面等离子体波 半导体 等离子体频率 载流子浓度

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一种基于不平坦基底结构的混合等离子体波导

14

作者 刘燕 钟任斌 +1 位作者 丁红 刘盛纲 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1-7,共7页

提出了一种工作于太赫兹波段的、基于半圆柱形"不平坦"InSb基底结构的混合等离子体波导.分析了半导体材料InSb的相对介电常量随工作频率的变化特性,重点研究了该混合波导以及两种不同形变结构的有效模场面积、传播长度、品质... 提出了一种工作于太赫兹波段的、基于半圆柱形"不平坦"InSb基底结构的混合等离子体波导.分析了半导体材料InSb的相对介电常量随工作频率的变化特性,重点研究了该混合波导以及两种不同形变结构的有效模场面积、传播长度、品质因数、能量分布等随波导工作频率、波导尺寸的变化情况.结果表明,本文提出的"不平坦"基底结构波导可以达到与传统结构几乎相同的传播长度,有效模场面积较传统结构减小了一个数量级以上,具有非常强的模场约束性,适合于太赫兹频段高密度集成电路中的应用. 展开更多

关键词 物理电子学 表面等离子体波 太赫兹 波导 传播长度 有效模场面积

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基于Matlab的SPR等离子体显示器仿真的研究 被引量：1

15

作者 朱彩莲 杨洋 王艳霞 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期182-185,共4页

研究了基于表面等离子体波共振效应的一种新型显示器——SPR显示器。表面等离子体波共振效应是指入射光的水平波矢与金属一电介质界面处表面等离子体波波矢相同时产生共振的现象，如果电介质的折射率是一个复数，改变折射率的实部会导... 研究了基于表面等离子体波共振效应的一种新型显示器——SPR显示器。表面等离子体波共振效应是指入射光的水平波矢与金属一电介质界面处表面等离子体波波矢相同时产生共振的现象，如果电介质的折射率是一个复数，改变折射率的实部会导致表面等离子体共振波长发生改变（可实现颜色的改变），共振强度不变，折射率越大，共振波长越长；改变折射率的虚部则会导致表面等离子体共振强度发生改变（可实现亮度的改变），共振波长不变，虚部越大衰减越严重。表面等离子体波显示器正是基于这一原理而实现了SPR显示。文章对此显示器的设计做了一定的构想，并采用了Matlab软件对SPR等离子体显示器的显示原理、颜色、亮度及多像素进行了仿真。 展开更多

关键词 SPR显示器 表面等离子体波共振 仿真

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填充比对金属光栅与介质光栅激发表面等离子波的不同影响 被引量：2

16

作者 黄少茹 鲁拥华 +1 位作者 王沛 明海 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期225-230,共6页

采用严格耦合波理论求解了不同填充比的金属光栅与金属平面覆盖介质光栅在角度调制下的共振衰减反射谱,以及它们在表面等离子体共振时的空间场分布,并对结果进行了对比分析。通过数值计算分析了金属表面等离子体波(Surface plasmon pola... 采用严格耦合波理论求解了不同填充比的金属光栅与金属平面覆盖介质光栅在角度调制下的共振衰减反射谱,以及它们在表面等离子体共振时的空间场分布,并对结果进行了对比分析。通过数值计算分析了金属表面等离子体波(Surface plasmon polariton,SPP)波矢的有效折射率N_(eff)与光栅填充比的关系,结果表明对于Au金属光栅结构,SPP的N_(eff)随着光栅填充比增加并无明显变化;而对于金属平面覆盖介质光栅结构,SPP的N_(eff)随着介质光栅填充比的增大单调递增。 展开更多

关键词 医用光学与生物技术 光栅 严格耦合波分析 表面等离子体波

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基于平面波导激励的修正长程表面波的传感器研究 被引量：2

17

作者 刘瑾 杨海马 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期246-251,共6页

为了解决传统的强度检测型波导激励的表面等离子体共振传感器灵敏度不高的缺点,研究平面波导激励的介质膜-金属-被测介质的可激发修正的长程表面等离子体波结构。采用离子交换的方法制备折射率可用费米函数拟合的平面波导,研究了离子交... 为了解决传统的强度检测型波导激励的表面等离子体共振传感器灵敏度不高的缺点,研究平面波导激励的介质膜-金属-被测介质的可激发修正的长程表面等离子体波结构。采用离子交换的方法制备折射率可用费米函数拟合的平面波导,研究了离子交换时间对平面波导的模数及等效折射率等特性的影响,为激励波导的优化设计提供有效依据。采用制备的平面波导激励介质膜-金属-被测介质的非对称结构,研究金属材质、介质膜厚和金属膜厚等因素对修正的长程表面等离子体波特性的影响,对被测溶液的折射率进行检测。实验结果表明,其灵敏度为传统的强度检测型表面等离子体共振传感器的6倍,并且具有较好的线性关系。 展开更多

关键词 长程表面等离子体波 平面波导 灵敏度

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超表面上表面等离激元波的光栅衍射行为研究 被引量：6

18

作者 王雪飞 卢振武 +1 位作者 王泰升 鱼卫星 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期60-73,共14页

本文利用严格数值仿真研究了550~700 nm波段的可见光通过金属光栅耦合方式激发的表面等离激元(SPP)波在金属表面的光栅衍射行为与现象。研究结果表明:SPP波在金属表面的衍射行为与自由空间光相比有极大不同,由于SPP波的近场属性,经金属... 本文利用严格数值仿真研究了550~700 nm波段的可见光通过金属光栅耦合方式激发的表面等离激元(SPP)波在金属表面的光栅衍射行为与现象。研究结果表明:SPP波在金属表面的衍射行为与自由空间光相比有极大不同,由于SPP波的近场属性,经金属光栅衍射后在近场可表现出明显的光栅分光现象,但经过一段传输距离后则分光现象消失而表现为不同级次的光合为同一束光;在近场衍射情况下,其情况与自由空间光衍射行为类似,对SPP亚波长金属光栅来说同样只有零级透射光;而当金属光栅周期大于SPP波长时,高级衍射级次则开始出现。研究结果对下一步在金属表面上实现微米级片光谱仪器具有重要借鉴意义。 展开更多

关键词 表面等离子体波 金属光栅耦合 近场衍射 微纳尺度

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基于SPR光谱分析的液体折射率测量研究 被引量：18

19

作者 曾捷 梁大开 +1 位作者 曾振武 杜燕 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期723-727,共5页

文章从电磁场理论和射线理论的角度,详细讨论了光纤表面等离子体波传感器工作原理,分析了表面等离子体共振(SPR)光谱共振波长与液体介质折射率之间的对应关系。采用相关光谱检测技术,获得八种不同类型分析醇所对应的SPR光谱曲线族,其共... 文章从电磁场理论和射线理论的角度,详细讨论了光纤表面等离子体波传感器工作原理,分析了表面等离子体共振(SPR)光谱共振波长与液体介质折射率之间的对应关系。采用相关光谱检测技术,获得八种不同类型分析醇所对应的SPR光谱曲线族,其共振波长随液体折射率的增大而逐渐向长波长方向偏移。通过对乙醇与乙二醇混合液体所对应的共振光谱分析,实现对两者配比浓度的测定。整个传感系统结构简单,测量光路部分实现全光纤化,不仅能够对目标测量介质的实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。 展开更多

关键词 SPR光谱分析 表面等离子体波 光纤传感器 折射率

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光纤SPR传感器测量液体折射率的研究 被引量：9

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作者 曾捷 梁大开 曹振新 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第1期18-20,共3页

通过一套基于表面等离子体波共振(SPR)效应的新型光纤传感系统,对三种具有相同折射率而类型不同的液体介质进行测试。通过研究SPR传感探头在四种不同液体介质中的光谱输出特性,获得SPR光谱共振波长、最小光强反射率随液体折射率、类型... 通过一套基于表面等离子体波共振(SPR)效应的新型光纤传感系统,对三种具有相同折射率而类型不同的液体介质进行测试。通过研究SPR传感探头在四种不同液体介质中的光谱输出特性,获得SPR光谱共振波长、最小光强反射率随液体折射率、类型不同而改变的特性。这些工作为下一步使用光纤SPR传感探头进行复合材料的固化监测以及加工成型后的应变检测提供了依据。 展开更多

关键词 表面等离子体波共振(SPR) 共振波长 最小光强反射率 折射率

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