1、由于光子晶體光纖(Photoniccrystalfiber,PCF)的結構可以靈活設計,因此它具有許多普通光纖不具備的獨特優(yōu)勢,而光子晶體光纖在傳感器方面的應用已成為目前傳感器研究領域的一大熱點。本文從理論和實驗出發(fā),分別研究了光子晶體光纖在表面等離子體共振(SurfacePlasmonResonance,SPR)傳感和表面增強拉曼散射(SurfaceEnhancedRamanScattering,SERS)傳感方面的應用,并在光子晶體

2、光纖表面增強拉曼傳感方面進行了相關實驗驗證。
　　本文的主要內容和創(chuàng)新點總結為如下幾點:
　　1.對PCF的幾種數值計算方法進行了概述,重點介紹了有限元法的原理及實施過程。然后對有限元法軟件COMSOLMultiphysics進行了簡要的描述,具體給出了利用該軟件進行波導建模仿真的步驟,為后面分析PCF的特性打下了理論基礎。
　　2.自行設計了兩種新型的PCF-SPR傳感器結構:一種基于奇異柚子型光子晶體光纖的SPR傳

3、感器和一種多芯PCF-SPR傳感器,并用有限元法軟件COMSOLMultiphysics對傳感器的傳感特性進行了仿真計算。仿真結果表明該新型傳感器結構在生物、化學和工業(yè)應用方面極具競爭力,有很大的發(fā)展前景。
　　3.對金納米球、金納米棒、SiO2核Au殼型復合納米顆粒等三種常見納米顆粒的SERS效應進行了仿真計算并得出以下結論:1)共振峰隨納米顆粒粒徑增大而發(fā)生紅移,因此對于給定激發(fā)波長,選擇合適尺寸的納米顆?？梢缘玫礁叩睦?/p>

4、場增強;2)兩個納米顆粒耦合時的拉曼增強因子要比單個納米顆粒起到的增強效果高出幾個數量級,并且高的增強因子一般在納米顆粒間距比較小時效果比較明顯,超過10nm后增強效果逐漸減弱;3)SiO2核Au殼型復合納米球的核殼比較大時會出現多個共振峰,并且合理控制它的核殼尺寸可使金納米殼的共振峰出現在近紅外區(qū)。
　　4.提出了一款液芯PCF-SERS探針并對其傳感性能進行了數值仿真,結果表明該液芯PCF能大大提高激勵光的利用效率,使激發(fā)光充