近红外光激发表面等离子体共振的光子晶体光纤高折射率传感器
CSTR:
作者:
作者单位:

(西安石油大学 理学院,陕西 西安 710000)

作者简介:

马成举 (1977-),男,博士,副教授,硕士生导师,主要从事微纳光子器件、光通信技术、慢光技术等方面的研究 。

通讯作者:

中图分类号:

TN253

基金项目:

西安石油大学研究生创新与实践能力培养计划(YCS23111007) 资助项目


Photonic crystal fiber high refractive index sensor with surface plasmon resonance excited by near-infrared light
Author:
Affiliation:

(School of Science, Xi′an Shiyou University, Xi′an, Shaanxi 710000, China)

Fund Project:

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    摘要:

    本文设计了一种基于表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)效应的光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)折射率传感器,通过创新性地在近红外波段(1.3—2.3 μm)激发SPR效应,显著提升了同类型传感器在该波段的折射率检测上限,实现了高折射率物质的精确传感。采用有限元方法(finite element method,FEM)对传感器结构进行了系统仿真与优化,重点分析了其光学损耗特性、SPR效应表现及折射率传感性能。实验结果表明,该传感器在1.44—1.58的宽折射率范围内表现出优异的传感特性,其灵敏度高达9 100 nm/RIU,分辨率达到1.099×10-5 RIU。这种高性能SPR-PCF传感器在环境监测领域,特别是原油泄漏检测方面展现出重要的应用前景,为复杂环境下高精度折射率检测提供了新的技术方案。

    Abstract:

    This study presents a high-performance refractive index sensor based on surface plasmon resonance (SPR) in a photonic crystal fiber (PCF).By exciting SPR in the near- infrared band (1.3—2.3 μm), the proposed sensor extends the refractive index detection upper limit for similar SPR-PCF sensors while enabling high-refractive-index sensing.The sensor′s optical loss,SPR characteristics and refractive index sensitivity are systematically investigated using the finite element method (FEM), and its structure is optimized for enhanced performance. Within the refractive index range of 1.44—1.58,the sensor achieves a remarkable sensitivity of 9 100 nm/RIU and a resolution of 1.099×10-5 RIU.These advancements make the sensor highly promising for applications in environmental monitoring,particularly in crude oil leakage detection.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

邬佶芮,马成举,李东明,胡辉,李霆宇,李岩.近红外光激发表面等离子体共振的光子晶体光纤高折射率传感器[J].光电子激光,2025,(7):696~704

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  • 收稿日期:2024-03-12
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  • 在线发布日期: 2025-06-04
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