[00105615]基于表面等离子激元的光纤传感机理及其应用研究

　　该项目为国家自然科学基金资助应急管理项目（项目批准号：61741503）。

　　为光传感器的研究提供一种的新原理、新方法，并且基于表面等离子激元的光传感器在 尺寸上较其他的传感器更小，达到了纳米量级，在性能参数上也取得了突破；同时，这一研 究还为推动基于表面等离子激元波导的相关研究提供理论与实践的依据。主要研究成果如下：

　　1. 理论计算基于表面等离子激元的二维波导结构的结构参数与性能参数之间的关系利用耦合波理论（Coupled Mode Theory，CMT）从理论上探讨了基于表面等离子激元的多环阵列结构的传输特性函数，包括环形阵列的半径相同以及规律变化两种不同的情况；在此基础之上，利用时域有限差分方法（the finite - difference time - domain，FDTD）对上述结构模型进行数值计算，数值计算的结果很好的与理论计算结果吻合。

　　2. 不同功能的二维波导结构模型性能参数的数值计算利用 FDTD 方法数值计算了基于表面等离子激元的 H 形共振腔结构，研究了结构的压力传感功能；计算了基于表面等离子激元的金属纳米"圆盘"结构，研究过表明该结构具有开关，可用于微结构的开关模型；同时还 研究了 H 型、阶梯型结构模型性能。

　　3. 基于表面等离子激元的光纤传感器模型研究基于表面等离激元光纤对于某范围内外层介质折射率变化"敏感"；理论计算及数值仿真结果表明，金属层的厚度及长度对光纤的透射波长有决定性作用；考虑结构对介质的波长选择性，合理设计金属层的参数，该结构光纤可以用作传感器元件。

　　4. InP1-xBix 合金中 Bi 原子对合金性能的影响研究利用第一性原理，研究了 InP1-xBix 合金中 Bi 原子对合金性能的影响。研究结果表明：在 Bi 原子浓度较高时，对结构的性能有较大的影响，为光纤传感器材料的选择提供了研究基础。

　　该项目研究成果对基于表面等离子激元的光纤传感器结构的理论及数值计算有积极的指导和推动作用。