基于表面等離子體共振的光子晶體光纖傳感特性的研究的開題報告

基于表面等離子體共振的光子晶體光纖傳感特性的研究的開題報告一、研究背景及意義傳感技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)中的一個高度活躍的領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、軍事等方面有廣泛的應(yīng)用。而光學(xué)傳感器由于其高靈敏度、高分辨率、低損耗等優(yōu)勢，逐漸成為研究的重點。光子晶體光纖作為一種光學(xué)傳感器模板，在傳感領(lǐng)域中受到了很多關(guān)注。表面等離子體共振技術(shù)是一種基于光學(xué)原理實現(xiàn)生命分析、化學(xué)分析等領(lǐng)域的新興技術(shù)。相比傳統(tǒng)的傳感器，表面等離子體共振傳感器具有靈敏度高、快速反應(yīng)、無標(biāo)記探測等優(yōu)點，研究其在光子晶體光纖中的應(yīng)用有重要的意義。本文將對基于表面等離子體共振的光子晶體光纖傳感特性展開研究，探究其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的可能應(yīng)用，有助于推動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化。二、研究內(nèi)容及方法本文將主要研究基于表面等離子體共振技術(shù)的光子晶體光纖傳感特性，并探究其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。具體內(nèi)容分為以下幾個方面：1.光子晶體光纖的制備及性能測試通過自摻雜法制備光子晶體光纖，并通過SEM、EDS、XRD等手段對其進行結(jié)構(gòu)表征和性能測試。2.表面等離子體共振技術(shù)原理和傳感理論介紹表面等離子體共振技術(shù)的原理和傳感理論，包括共振角度和共振波長的計算，以及基于等離子體激元耦合理論的傳感機制。3.基于表面等離子體共振的光子晶體光纖傳感特性研究在光子晶體光纖表面引入金屬膜，構(gòu)建表面等離子體共振傳感體系，并通過變化介質(zhì)折射率的實驗對其傳感特性進行測試。4.生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究探究基于表面等離子體共振的光子晶體光纖在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，如生物分子檢測、細胞測量等。本文將采用SEM、EDS、XRD、SPR等手段進行物性分析和實驗驗證，并運用相關(guān)理論模型分析和討論結(jié)果。三、預(yù)期成果1.成功制備帶有金屬膜的光子晶體光纖，并測試其物性。2.深入了解表面等離子體共振技術(shù)原理，理解等離子體激元的耦合機制和傳感理論。3.系統(tǒng)研究基于表面等離子體共振的光子晶體光纖傳感特性，包括共振角度和共振波長的變化規(guī)律等。4.探究光子晶體光纖傳感器在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，如生物分子檢測、細胞測量等。5.對相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化有所推動。四、研究時間安排2021年6月~2021年9月：文獻調(diào)研、研究方案制定2021年9月~2022年3月：光子晶體光纖的制備及物性測試，表面等離子體共振技術(shù)的理論分析2022年3月~2022年6月：表面等離子體共振傳感特性的實驗研究，數(shù)據(jù)分析和結(jié)果討論2022年6月~2022年9月：生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究，技術(shù)總結(jié)與歸納五、參考文獻1.SongJH,LimH,JeongYT,etal.Developmentofasurfaceplasmonresonancebiosensorbasedonaphotoniccrystalfiber[J].JournaloftheOpticalSocietyofKorea,2010,14(4):375-378.2.ZhangY,LiD,LiH,etal.High-sensitivitytemperaturesensorusingahybridfiber-opticmicrostructure[J].IEEEPhotonicsJournal,2019,11(3):1-8.3.QianG,LiuC.NovelrefractiveindexsensorbasedonmicrofiberphotoniccrystalfiberinlineMach–Zehnderinterferometer[J].PhysicaE:Low-dimensionalSystemsandNanostructures,2019,114:113610.4.KoWH,ChengCF,LeeCK.Highsensitivityrefractiveindexsensorusingcascadingtapered-fiber-basedMach–Zehnderinterferometer[J].IEEESensorsJournal,2019,19(18):8580-8587.6.CaiH,WeiQ,HuangX,etal.MultiplextargetedmonitoringofcirculatingtumorDN