1. 研究目的与意义（文献综述）

光纤表面等离子体共振（surface plasmon resonance, spr）传感器是一种利用表面等离子共振效应构成的波长或振幅调制型光纤传感器。其传感单元一般基于kretschmann-raether [1,2]结构。在光纤中，大部分能量被限制在纤芯里，光在纤芯和包层的分界面处发生全反射，并在包层中激发倏逝场。倏逝波的强度会很快衰减[3]，在包层外几乎检测不到。即无法通过直接在光纤的包层外部镀制金膜来激发表面等离子共振效应。因此，有效利用倏逝波是构成光纤spr传感器的关键。

1993年，universityof washington的rcjorgenson等人[4]选择将一段多模光纤的包层去掉后，在裸露的光纤纤芯表面镀上50nm银膜作为传感单元,构成了在线传输型光纤表面等离子体共振传感器。而后，他们又在光纤纤芯的端面镀上200nm的银膜作为反射面，构成了终端反射型光纤表面等离子体共振传感器。自此，光纤表面等离子体共振传感器的研究进入快速发展阶段，各种不同的传感结构激起了学者们的研究热情。如keio university的kkurihara等人提出的微型探针结构[5]，arizona state university的yoon-chang kim等人提出的锥形结构[6]，national huwei university of science and technology的ming-hung chiu等人提出的d型光纤结构[7]，哈尔滨工程大学的zhihailiu等人提出的双芯光纤结构[8]等等。

这其中，最受关注的一种结构是soka university的mitsuhiro iga等人提出的异芯光纤结构[9]，即：将一小段单模光纤熔接进在2段多模光纤之间中，形成多模-单模-多模结构。相比于其他结构，异芯光纤结构不需要抛光或去包层过程，也不需要将终端反射面倾斜角控制在某一特定角度，这使得其制作难度远小于其他传感结构，同时也有利于未来大大提高了产品产量和一致性。

2. 研究的基本内容与方案

研究内容及目标：

1. 实验探究在线传输型多模-单模-多模光纤spr传感器中，单模光纤长度对于传感灵敏度以及透射光谱中谐振波长和共振深度的影响。

2. 理论和实验探究终端反射型多模-单模光纤spr传感器中，单模光纤未镀银膜长度对于传感灵敏度以及反射光谱中谐振波长和共振深度的调谐作用。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解常见的液体折射率的测量方法，理解倏逝波和表面等离子体波的内在联系，完成开题报告；

第4－6周：完成英文文献翻译，进一步完善研究目标，对光纤中的透射波谱和反射波谱的公式进行推导；

第7－9周：设计并搭建实验平台，通过实验完成对不同甘油浓度的透射波谱和反射波谱的测量，然后改变异芯光纤结构再次进行测量，对实验所得的谐振波谱的变化进行分析；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] kretschmann e. diebestimmung optischer konstanten von metallen durch anregung vonoberfl#228;chenplasmaschwingungen[j]. zeitschrift für physik a hadrons and nuclei,1971, 241(4):313-324.

[2] raether h. excitation ofplasmons and interband transitions by electrons[m] springer-verlag, 1980.

[3] raether h. surfaceplasmons on smooth and rough surfaces and on gratings[m]. springer berlinheidelberg, 1988.