基于全相位滤波技术的光纤表面等离子体共振传感解调算法

曹玉珍; 马金英; 刘琨; 黄翔东; 江俊峰; 王涛; 薛萌; 刘铁根

doi:10.7498/aps.66.074202

摘要

基于生物样品检测对折射率传感的迫切需求，构建一种全光纤表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）系统，并针对其设计了基于全相位滤波技术的SPR特征波长传感解调算法.基于系统仿真，理论计算了光纤SPR传感器的折射率传感灵敏度.采用全相位滤波技术提取光纤SPR传感器透射光谱的特征波长，理论推导了全相位滤波器的解析表达式.实验结果表明，使用本算法的光纤SPR传感器折射率传感灵敏度为1640.4 nm/RIU，折射率检测的分辨率是7.3610-4 RIU，与传统方法相比，有效提高了系统的检测精度和抗光源扰动性能，降低了实验成本.

关键词:

Abstract

Aiming at the urgent requirements for refractive index detection in the biological sample detection area, an all-fiber surface plasmon resonance (SPR) system is established in this paper. And the SPR characteristic wavelength demodulation algorithm is proposed for this system based on all-phase filter technique. According to the system simulation, the refractive index sensing sensitivity of the fiber SPR sensor can be calculated theoretically. By using the all-phase filter technique, the characteristic wavelength of the fiber SPR sensor can be extracted, and the theoretically analytical expression of the all-phase filter can be obtained. The experimental results show that the refractive index sensing sensitivity and the detection resolution of the fiber SPR sensor are 1640.4 nm/RIU and 7.3610-4 RIU respectively by using this algorithm. Compared with the traditional methods, our algorithm can improve the detection precision and the anti-light-disturbance performance and reduce the costs as well.

Keywords:

fiber surface plasmon resonance sensor /
all-phase filter /
demodulation algorithm /
biological sensing

作者及机构信息

1.
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072;

2.
光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072;

3.
天津大学电子信息工程学院, 天津 300072

通信作者: 刘琨, beiyangkl@tju.edu.cn

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：61475114，61227011）和国家重大科学仪器设备开发专项（批准号：2013YQ030915）资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering, Tianjin 300072, China;

2.
Key Laboratory of Opto-electronics Information Technology, EMC, Tianjin 300072, China;

3.
School of Electronics Information Engineering, Tianjin 300072, China

Corresponding author: Liu Kun, beiyangkl@tju.edu.cn

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61475114, 61227011), and the National Instrument Program, China (Grant No. 2013YQ030915).

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