1. 研究目的与意义（文献综述）

传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展过程中，光纤传感器这个新成员倍受青睐。光纤传感技术是以光为信息载体,光纤既为传感媒质又为传播媒质的新型传感技术。由于光纤具有很多优异的性能，例如:具有抗电磁和原子辐射干扰的性能，径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区)，或者对人有害的地区(如核辐射区)，起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。

本次毕业设计以光子晶体光纤(photonic crystal fiber,pcf)为研究对象，运用数值计算方法对其传感特性进行仿真和分析，尝试找到一种更敏感的pcf结构。pcf体积小巧、设计灵活多样，具有特殊的多孔结构和导模机制，在生化传感、环境监测、医疗诊断等领域的应用中具有独特的优势。使用基于有限元（finite element method，fem）算法的comsol软件对pcf传感器结构进行设计是近年来发展起来的一种有效研究方法。

comsol是一款大型的高级数值仿真软件。comsol multiphysics是以有限元法(fem)为基础，通过求解偏微分方程(单场)或偏微分方程组(多场)来实现真实物理现象的仿真，是用数学方法求解真实世界的物理现象的软件。并且可以通过附加专业的求解模块进行极为方便的应用拓展。

2. 研究的基本内容与方案

(1)基本内容

1. 熟悉mode solutions 软件的基本原理及使用，学会对pcf传感器结构进行设计和仿真；查阅相关文献，掌握pcf的基本概念以及结构特性，表面等离子体（spr）的共振原理和pcf-spr传感器的传感机理；

2. 根据查找的文献，将已报道的单模光纤、pcf、pcf-spr结构利用comsol软件和mode solutions软件分别仿真，掌握这两种软件算法的基本原理以及仿真光子晶体光纤的整个流程,对比mode solutions软件和comsol软件的优缺点；

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   3. 研究计划与安排

   第1－2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解pcf的基本概念以及结构特性、表面等离子体共振的机理和激发方式，研究光纤直径，折射率分布，金属薄层厚度，金属种类对pcf-spr传感器性能的影响；

   第3－4周：学习comsol软件和mode solutions软件的使用；

   第5 - 6周：完成英文文献翻译，进一步完善研究目标；

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   4. 参考文献（12篇以上）

   [1]h.raether, surface plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings, 1988 springer berlin
   

   [2]ya han, li xia*, deming liu, “highly sensitive fiber refractive index sensor based on side-core holey structure,” chinese physics b, vol. 23, no. 10,104219, 2014
   

   [3]帅彬彬. 光子晶体光纤表面等离子体共振传感机理及其技术研究[d].华中科技大学,2013.
   

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