表面等离子体共振(SPR)是一种消失波引发金属表面的疏密电子振荡的电磁现象,利用该技术制成的传感器能够准确而灵敏地检测出传感器表面纳米级范围内折射率的改变.因而广泛应用于生物医学和生命科学领域.光纤表面等离子体共振(FO-SPR)传感器是一种将表面等离子体共振技术与光纤完美结合的新型传感器,该传感器不但比棱镜式装置经济、轻盈,而且可实现多探头同时测量.已经成为国际传感器界的研究热点.目前,光纤表面等离子体波共振传感器的重要难题是如何获得较高的灵敏度和较长的使用寿命.本文的主要创新点是设计了新型的传感器结构,包括四层光纤表面等离子体共振传感器和双金属包层表面等离子体共振传感器,并分析了它们的传感特性,结果表明:本文设计的新型的传感器可以在很大程度上解决这些难题。本文主要内容如下:首先,讨论了表面等离子体共振的原理及激发条件,并从光学和电磁学的角度分析了表面等离子波的特性和激发的方法;其次,采用简化模型分析了由纤芯-金属膜-样品构成的传统三层光纤表面等离子体共振传感器,得到了与文献实验一致的结果;设计了高折射率纤芯-过渡波导膜-金属膜-样品四层光纤表面等离子体共振传感器,提高了测量结果的精度和灵敏度,并改变了量程;设计了银金膜构成的双金属包层表面等离子体共振传感器,能同时提供了较高的灵敏度与较长的传感器寿命。最后,总结了研究工作,指出今后可能的发展方向。