微结构塑料光纤荧光传感器的特性研究

• 作 者: 邱慧
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 荧光传感器 塑料光纤传感器 微结构塑料光纤 功率分数 荧光捕获率

近几十年来光纤技术得到了快速的发展，光纤荧光传感器因其传输损耗低，能够获取更多的荧光信号，而被广泛应用于传感领域。与传统的石英光纤传感器相比，微结构塑料光纤荧光传感器结合微结构光纤与塑料光纤全部优点，在生物化学分析与环境检测中具有十分广阔的应用前景，并逐渐成为一个热门研究领域。本文针对一般光纤荧光传感器收集荧光能力不足的缺陷，设计了两类结构的微结构塑料光纤，环状结构与孔状结构，并对这两类光纤收集荧光的能力进行了研究。论文首先理论性的分析荧光传感器的原理与方法，并介绍了一些用于生物和环境检测的微结构光纤传感器，给出荧光传感器的性能指标的理论计算方法，从而能够有效准确的计算光纤对荧光的收集能力。其次对文中设计的微结构塑料光纤对荧光捕获的能力进行了研究。通过往微结构光纤的空气孔内均填充掺有染料高折射率液体，并改变光纤结构参数和液体折射率，以此来分析光纤对荧光捕获分数的影响，然后选取最佳微结构光纤传感器结构。最后，使用可调节边界条件傅立叶分解法计算了微结构光纤的模场分布。结果表明使用小纤芯半径和高于纤芯折射率的液体的环状微结构塑料光纤，或使用低纤芯折射率的液体的三孔结构微结构塑料光纤，可以增强激发光的吸收效率，增大荧光捕获分数，实现了光纤短距离内高效收集荧光的能力，提高了微结构塑料光纤荧光传感器的灵敏度。