表面等离子体共振类熊猫型光子晶体光纤传感器 - 激光与红外.pdf

第４１卷　 第７期 　 　　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．７ 　 ２０１１年７月　 　 　 　　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｊｕｌｙ，２０１１ 　　文章编号：１００１５０７８（２０１１）０７０７８４０４ ·光纤技术 · 表面等离子体共振类熊猫型光子晶体光纤传感器 １，２ １ １ １ １，３ １ 邴丕彬 ，姚建铨 ，黄晓慧 ，陆　颖 ，邸志刚 ，杨鹏飞 （１．天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究院，光电信息技术科学教育部重点实验室，天津３０００７２； ２．华北水利水电学院电力学院，河南 郑州４５０００８；３．河北联合大学电气工程学院，河北 唐山０６３００９） 摘　要：分析了基于表面等离子体共振类熊猫型的光子晶体光纤传感器，采用基于全矢量有限 元法（ＦＥＭ）对光纤模式进行了数值计算，在各向异性完美匹配层（ＰＭＬ）边界条件下，求解模 场的有效折射率。讨论了各个参量的尺寸对传感的影响。计算表明，激发的等离子体对环境 介质折射率的变化非常敏感，所设计传感器最大光谱灵敏度达到２ ｍ／ＲＩＵ，若光谱仪的分辨 μ －６ 率为１０ｐｍ，则传感器的分辨率可以达到５×１０ ＲＩＵ。 关键词：表面等离子体共振；光子晶体光纤；传感器；折射率 ＋ 中图分类号：ＴＮ２１２．４４　　文献标识码：Ａ　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１１．０７．０１６ Ｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓｍｏｎｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｅｎｓｏｒｂａｓｅｄｏｎｎｅａｒｐａｎｄａ ｃｌａｄｄｉｎｇｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ １，２ １ １ １ １，３ １ ＢＩＮＧＰｉｂｉｎ ，ＹＡＯＪｉａｎｑｕａｎ，ＨＵＡＮＧＸｉａｏｈｕｉ，ＬＵＹｉｎｇ，ＤＩＺｈｉｇａｎｇ ，ＹＡＮＧＰｅｎｇｆｅｉ 　　（１．ＴｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬａｓｅｒａｎｄＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ（ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ），ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＨｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００８，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｔｅｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ０６３００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅａｒｐａｎｄａｃｌａｄｄｉｎｇｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ（ＮＰＣＰＣＦ）ｂａｓｅｄｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓｍｏｎｒｅｓｏｎａｎｃｅ（ＳＰＲ）ｓｅｎｓｏｒｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｐｅｒｆｅｃｔｌｙｍａｔｃｈｅｄｌａｙｅｒ（ＰＭＬ），ａｆｕｌｌｖｅｃｔｏｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）ｉｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅ