研究了一种基于内置调制层结构的光纤表面等离子体波共振（SPR）传感器。通过在金膜与纤芯的内侧增覆具有不同厚度和属性的光学透明薄膜作为内调制层，构成了性能独特的光电复合薄膜，起到调节倏逝波矢量和金膜表面等离子体振荡波矢量的双重作用，进而控制共振效应，为调节灵敏度提供依据。采用时域有限差分方法对内置调制层结构光纤SPR共振激励模型属性进行数值仿真。在此基础上，研制了用于液体折射率测量的内置调制层型光纤SPR传感探针。实验结果表明，该传感器在1.335~1.392折射率范围内，随着待测液体折射率的增大，SPR共振光谱向长波方向偏移，且灵敏度达到2263.1 nm/RIU，与基于纤芯金膜环境介质三层结构的常规光纤SPR传感器相比提高一倍，能够更好地满足环境折射率检测的需求。

为了实现井下多通道瓦斯浓度的数据采集、处理、通信和测试，设计了一种以单片机器件为核心的光纤型SPR传感网络。围绕单片机器件，该网络同时结合了光开关器件、串口器件。为了实现多路通信，同时考虑到机械光开关具有较低的损耗与较高的扩展性，文中采用32路机械光开关；控制光开关实现32路循环检测的是89C52单片机，此单片机具有大容量，高速率的特点；另外，设计中编写了系统运行时的总程序，并通过Labview软件进行了瓦斯浓度报警仿真实验。

研究了表面等离子体波共振(SPR)光谱对入射光角度变化的敏感特性，提出了对共振波长和共振强度进行双参数检测的方法。理论分析和实验表明，共振波长和共振强度同时对入射角度的微小改变非常敏感，且相互之间具有良好的对应关系。通过选择合适的棱镜、金属薄膜、调制层等结构参数，能有效地调整角度敏感的范围和灵敏度。

折射率是反映介质光学性质的一个重要参数,对其精确测定有重要的意义.文章对液体折射率测量方法做了归纳和分类,并对几种主要测定方法做了介绍,分析了各自的特点和存在的问题.尤其对基于表面等离子体波共振效应的新型光纤传感系统的结构、工作原理及其在液体折射率测定等方面应用做了具体的分析和介绍.

研究了一种基于表面等离子体波共振(SPR)光谱分析的折射率检测新方法。研究发现, 表面等离子体波共振效应光谱特征的折射率灵敏度会随着液体性质变化而发生改变。根据折射率测量范围不同, 分别选择共振波长和共振强度作为检测参量, 实现理论折射率分辨力达到10-5数量级以上。在理论分析和实验基础上, 设计出一种基于共振光强检测的终端反射式光纤表面等离子体波共振效应传感系统, 采用将传感信号和基准光信号的比值作为液体折射率变化的度量值。在1.3325～1.3991的折射率测量范围内, 度量值与折射率之间呈现单调递减关系, 线性相关系数为0.9983。通过定义耦合系数, 还可实现对表面等离子体波共振效应效应强弱和变化趋势的评估。

研究了一种基于波分复用原理的准分布式光纤表面等离子体波传感器。应用光波导理论和多层膜反射理论分析了表面等离子体波效应在同一光纤探头中连续被激励的原理及其传感模型。通过数值模拟和相应实验分别考察了蒸镀调制层对表面等离子体波共振(SPR)效果的影响, 并在此基础上给出了设计的一般步骤和原则。实验结果表明, 蒸镀不同厚度的Ta2O5薄膜将导致表面等离子体波共振光谱发生偏移, 且随着膜厚增加而逐渐发生红移; 当液体折射率n0处于1.333～1.388之间时, 蒸镀有Ta2O5薄膜的光纤表面等离子体波传感器波长灵敏度达到2235 nm/RIU(Refractive Index Unit); 通过在一支光纤探头上依次加工两个表面等离子体波传感区域, 实现了对光波信号的连续调制。

根据液体折射率随温度变化而改变的特性,提出了一种基于表面等离子体波共振(SPR)效应的新型光纤温度传感器,分析了表面等离子体波共振光纤探头感应环境温度变化的原理。对表面等离子体波共振探头结构进行了优化设计,并进行了相关实验,为实现高折射率液体介质的感温测试和扩大测温范围提供依据。通过自行设计的一套光纤温度传感测试系统,得到系统输出的表面等离子体波共振光谱信号随温度变化的特性曲线,并提出对共振波长和最小光强反射率进行实时双参数测量的方法。实验结果表明,该测试系统具有结构简单、全光纤化、易远程测量等优点。

利用表面等离子体共振效应,研究了金属镀层厚度对光纤表面等离子体波传感器的影响。在其它参量一定的情况下,不同金属膜层厚度的传感器对应着不同的共振波长,根据这一特性设计了分布式光纤表面等离子体波传感器。突出优点是能进行多点测量。

对表面等离子体波共振现象产生的原理和激发条件进行了阐述.从电磁场理论和粒子振动的角度,分析了棱镜型表面等离子体波传感器产生共振的角度和待测液体折射率、介电常数的关系.通过自行设计的一套棱镜型表面离子体波传感器测试系统,测定了从0%～70%的不同浓度甘油水溶液折射率与共振角度的关系,得到的实验结果具有较好的重复性并和理论分析相吻合.由此可以得到一种基于SPR现象的液体折射率测量方法.