1、基于消逝波的光纖傳感器是一種功能型光纖傳感器。與其他類型傳感器相比，消逝波型光纖傳感器具有成本低、設(shè)計簡單、靈敏度較高等優(yōu)勢。消逝波型光纖傳感器主要包括消逝波吸收型光纖傳感器、熒光光纖傳感器和表面等離子共振(SPR)光纖傳感器。本文探討了錐形光纖探頭的制備方法，構(gòu)建并研究了熒光光纖檢測系統(tǒng)，研究了兩種新型表面等離子共振傳感器的傳感原理。主要工作分為以下幾個方面:
　　 (1)利用布拉格光纖光柵，構(gòu)建了一個對光纖在氫氟酸緩沖溶液中

2、腐蝕過程進行實時在線監(jiān)測的系統(tǒng)，得到了三個不同溫度下布拉格光纖光柵的特征波長隨腐蝕時間的漂移曲線，并給出了詳細的理論分析。結(jié)果表明，通過觀測光纖光柵中心波長隨腐蝕時間的的漂移，可以實現(xiàn)對光纖在氫氟酸緩沖溶液中腐蝕過程的監(jiān)測。通過控制腐蝕液溫度、腐蝕速率和光纖從腐蝕液中的提拉速率，可以制備不同尺寸的錐形光纖探頭。
　　 (2)對錐形光纖傳感器，我們研究了錐形光纖探頭的幾何尺寸對兩個重要物理量的影響。一個物理量是通過纖芯-介質(zhì)界面進

3、入到熒光層的消逝波的強度;另一個因素是從熒光層傳播到檢測端的熒光信號的強度。計算結(jié)果表明，進入熒光層的消逝波強度和測量端的熒光信號強度，不僅與環(huán)境折射率有關(guān)，而且與錐形光纖探頭的幾何尺寸有關(guān)。
　　 (3)構(gòu)建并研究了基于一個錐形光纖探頭的弱光光纖檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由錐形光纖探頭、405 nm激光器、Y型光分路器、高通濾玻片、光電轉(zhuǎn)換放大模塊和計算機組成。實驗與理論研究表明:在激發(fā)光和熒光共存的光路中，Y型光分路器連接點的散射和探

4、頭末端的反射，共同導致一部分405 nm激光傳輸?shù)礁咄V玻片，從錐形光纖探頭進來的熒光也會到達高通濾玻片。Y型分路器連接點的散射、高通濾玻片透過率對波長和光強的依賴關(guān)系、以及光電轉(zhuǎn)換放大模塊的性能共同決定該弱光光纖檢測系統(tǒng)的特性。
　　 (4)為同時檢測兩種化學物質(zhì)，利用多層模型研究了級聯(lián)表面等離子共振(SPR)光纖傳感器，探討了金屬層種類和厚度對級聯(lián)SPR光纖傳感器的透射譜的影響。結(jié)果表明:級聯(lián)SPR光纖傳感器可以采用二種方案

5、，其一是兩個探頭采用不同種類和適中厚度的金屬層以產(chǎn)生兩個差別較大的共振波長;其二是兩個探頭包含同樣的金屬層，但其中一個探頭的金屬層鍍上適中厚度的介電層。這種方法也可以產(chǎn)生兩個明顯的波谷，共振波長的差異決定于介電層的折射率和厚度。
　　 (5)為減小光纖傳感探頭的尺寸，本文還研究了SPR錐形光纖傳感器。當一段光纖的末端被腐蝕成一個錐體，并做成SPR錐形光纖傳感器時，它的反射譜及共振波長隨錐體的幾何參數(shù)以及樣品折射率的變化規(guī)律為:隨