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表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)传感器对界面处介质成分的微小变化非常敏感，已广泛应用于在表面检测、生物医学、环境监测等诸多领域。上世纪90年代，结合了低能耗的光纤传输技术与超高灵敏度的SPR传感技术的第一根光纤表面等离子体共振传感器(FO-SPR)制成，表现出抗干扰、集成性好、微样本测量、实时监测、装置经济、多通道测量等优点。如今，设计具有灵敏度高，满足灵活性、实用性要求的光纤SPR传感器已成为国内外传感器领域的研究热点。全文工作主要分为以下部分：首先，本文在基于经典Kretschmannn和Otto结构模型的SPR传感机理的基础上，对光纤SPR传感器探头结构形式和模型原理探讨，引出新型结构模型的设计依据和理论方法，同时给出两种新型结构（倾斜端面结构—契型和侧面抛磨D型）的SPR射线理论和共振激励特性的数值计算。其次，采用目前国际上最先进的光学仿真模拟方法和软件——时域有限差分法(OptiFDTD)对新型光纤SPR传感进行模拟仿真研究。构建了新型光纤SPR传感元件模型，并从能量传输耦合角度对光纤SPR传感进行数值模拟与仿真结果分析；同时分析并指出了新型结构特征下的SPR传感性能影响因素，为实际的探针制备提供完备的理论依据。再次，对光纤SPR传感探针制备方法和加工工艺进行了改良创新，搭建了光纤SPR传感系统并对实际制备的新型光纤SPR探针进行性能测试与实验分析。文章在分析传统光纤SPR探针制备方法的基础上，提出了双面抛磨法制备契型光纤SPR探针，实验表明，增加的反射镜面采用物理气相沉积法能够极大提高传感探针的灵敏度，基于此并给出了部分新型结构SPR传感器性能优化方法。最后，结合光纤SPR光谱技术在离子检测、环境监测应用领域的分析研究，为光纤SPR传感技术在水质矿化度检测提供一种新的方法。研究通过指出了溶液中离子对SPR光谱的影响规律，建立光纤SPR光谱偏移与离子浓度的关系曲线，进而实现水中可溶性总离子含量即矿化度的检测，对SPR技术在水环境检测应用打下良好的基础。