基于表面等离子体共振的光子晶体光纤传感特性的研究的任务书.docx

基于表面等离子体共振的光子晶体光纤传感特性的研究的任务书
任务书
一、研究背景
随着世界经济的发展，传感器技术已成为科技领域的重要研究方向之一。传感器的研究和开发具有广泛的应用，如环境检测、医疗诊断、安全检测等。传感器的感测性能直接影响其应用效果，因此，如何提高传感器的灵敏度和选择性能成为工程师们的研究重点。光纤传感器作为一种新型传感器，其具有实时性、准确性、远程监测等优点，近年来受到人们广泛的关注。
在传感器的研究中，光子晶体光纤被认为是一种非常有效的传感器。光子晶体光纤的核心是由高折射率的硅材料和低折射率空气孔道组成的。这种专门设计的光纤衍生于光子晶体，在其内部有多个周期性排列的介质虚晶体结构，这些介质的互作用形成了逐渐变化的折射率。利用光子晶体光纤的这些特性，发展了许多能够在光子晶体光纤中传送的光子晶体器件，如表面等离子体共振傅里叶变换光子晶体光纤。
在表面等离子体共振傅里叶变换光子晶体光纤中，基于表面等离子体共振现象实现对环境中第一种介质折射率的高精度测量。当第一种介质处于表面等离子体层上方时，第二介质中的电磁波与表面等离子体层作用，从而激发出表面等离子体波，使得表面等离子体波影响光的传播方式，又由于表面等离子体共振现象是和第一种介质的折射率相关的，所以可以通过检测表面等离子体波的位置变化来测量第一种介质的折射率。
因此，本次研究旨在研究基于表面等离子体共振的光子晶体光纤的传感特性，并用于实现环境中溶液的折射率测量，为传感器的开发提供有力的支持。
二、研究内容
1.设计和制备基于表面等离子体共振的光子晶体光纤。
2.对基于表面等离子体共振的光子晶体光纤进行光学测试和分析。
3.开展环境中溶液折射率测量研究，探究基于表面等离子体共振的光子晶体光纤的传感特性。
4.对实验结果进行分析和讨论，探究基于表面等离子体共振的光子晶体光纤的应用前景。
三、研究方案
1.设计和制备基于表面等离子体共振的光子晶体光纤：采用自下而上的微纳加工技术，将硅材料和空气孔隙以周期性方式排列，制备基于表面等离子体共振的光子晶体光纤。
2.对基于表面等离子体共振的光子晶体光纤进行光学测试和分析：采用激光器、功率计、可调衰减器等测试设备对基于表面等离子体共振的光子晶体光纤进行光学测试和分析，通过测试，分析基于表面等离子体共振的光子晶体光纤的波长谱分布、传输特性、散射损耗等性能。
3.开展环境中溶液折射率测量研究：采用实时反射光谱法对浸泡在基于表面等离子体共振的光子晶体光纤中的溶液进行折射率测量，研究不同折射率的溶液以及不同溶液浓度对基于表面等离子体共振的光子晶体光纤传感特性的影响。
4.对实验结果进行分析和讨论：将实验结果进行统计和分析，并对结果进行比较和讨论，探究基于表面等离子体共振的光子晶体光纤在环境中溶液折射率测量方面的应用前景。
四、研究意义
基于表面等离子体共振的光子晶体光纤作为一种新型传感器，在多个领域具有广阔的应用前景。本次研究旨在探究这种光子晶体光纤在环境中溶液折射率测量研究方面的特性和应用价值，可为传感器的研究和开发提供重要的理论和实验基础，促进我国传感器技术的快速发展。