基于Otto結構的光纖SPR微位移傳感器

王雁茹，趙春柳，康 娟

（中國計量學院 光電子技術研究所，杭州310018）

基于Otto結構的光纖SPR微位移傳感器

王雁茹，趙春柳，康 娟

（中國計量學院 光電子技術研究所，杭州310018）

提出一種基于Otto結構的高靈敏度光纖表面等離子體共振（SPR）微位移傳感器。通過有限元分析軟件COMSOL Multi physi csU LTIPH Y SICS對該傳感器的傳感特性進行了理論數值研究，分析了表面等離子體共振波長與位移變化的關系。

表面等離子體共振（SPR）；光纖；微位移傳感器；靈敏度

0 引言

近年來，微位移傳感器廣泛應用于微電子、精密測量、生物工程和掃描顯微鏡等領域[1]。最初的位移傳感器是基于高級集成電路和現代仿真分析方法[2]實現的，為達到最佳精度，文獻[3]提出了壓電陶瓷轉換器與電容相結合的位移傳感器，但這些傳感器結構較復雜，工作環境十分有限。隨著光纖技術的發展，基于光纖的微位移傳感器因其靈敏度高、體積小、抗電磁干擾能力強和結構緊湊等特點被廣泛研究[4～8]，不過，這些傳感器表現出的精度大都在微米范圍內甚至更小，不適用于納米位移或精確的測量。基于表面等離子體共振（surface plasmon resonance，SPR）的光纖傳感器是一種通過激發SPR效應獲得物質信息的新型傳感器，在生命科學、醫療檢測和環境監測等眾多領域都具有廣泛應用[9～11]，一些基于光子晶體光纖、側面拋磨光纖、錐形光纖的表面等離子體共振傳感器[12～14]用于折射率測量時，其靈敏度高達106nm/RIU，比普通基于光纖的折射率傳感器要高出許多。考慮到基于SPR的傳感器具有超高靈敏度的特點，為解決納米位移的精確測量問題，本文提出一種基于Otto結構[15]的SPR微位移傳感器。……