一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器制造技术

本发明专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器，能够有效提高传感效率、且通过一个SPR传感器获得两路独立的传感光谱，同时可根据选择独立的完成单路传感，解决了双路测量时无法获得两路独立传感光谱的问题，拓展了双路传感时不同需求的选择范围，且实现了单路传感器与双路传感器的结合。该传感器由光源、单模光纤Ⅰ、光纤分束器、双芯光纤、SPR传感区Ⅰ、SPR传感区Ⅱ、阶跃光纤Ⅰ、光谱仪Ⅰ、阶跃光纤Ⅱ和光谱仪Ⅱ组成。本发明专利技术能够完成两路SPR传感，工作效率高，且能得到两路独立、互不干扰的传感光谱；也可根据需求的不同，独立完成一路SPR传感，实现了单路传感与双路传感的结合，拓展了光纤SPR传感器的使用范围。

A dual core fiber dual channel surface plasmon resonance sensor

A dual core optical fiber dual channel surface plasmon resonance sensor can effectively improve the sensing efficiency and obtain two independent sensing spectra through a SPR sensor. At the same time, it can solve the problem that the two path independent sensing spectrum can not be obtained in the dual path measurement. The selection range of different requirements is achieved by dual channel sensing, and the combination of single sensor and two-way sensor is realized. The sensor is composed of light source, single mode fiber I, fiber beam splitter, double core fiber, SPR sensing area I, SPR sensing area II, step fiber I, spectrometer I, step optical fiber II and spectrometer II. The invention can achieve two path SPR sensing, high working efficiency, and can obtain two independent and non interference sensing spectra. According to the different requirements, the SPR sensor can be completed independently. The combination of single path sensing and dual path sensing can be realized, and the range of the optical fiber SPR sensor is extended.

【技术实现步骤摘要】
一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器
本专利技术涉及一种光纤传感器，更具体的说是一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器。
技术介绍
光纤作为现代生活中一种重要的信息传输媒介，在人们的生活中起着举足轻重的作用。由于其电绝缘性好、高温高压、耐氧化、可在易燃易爆、学性质稳定、有毒等环境条件下能够工作的优点，已经在通信、监测和生物医学等研究领域得到了广泛应用。光纤表面等离子体共振(SurfacePlasmonResonance,SPR)传感器工作原理：通过传感光谱可以感知外界环境的某一物理量的变化，物理量可以为温度、液体折射率、压力等，该技术在生物、医学、传感等领域的得到了广泛应用。目前国内的光纤SPR传感技术仍处于实验室阶段。SPR现象的影响因素包括SPR入射角度，金膜厚度等，本专利技术结合了在线传输式与终端反射式两种SPR传感器的基本类型。现阶段单路SPR传感器比较常见，随着社会的发展与进步，越老越多的场合有多路传感的需求，多路SPR传感器的专利技术研究势在必行。级联分布式SPR传感器应运而生，在传感装置上串联两个SPR传感区，在光谱仪上接收到两个传感区的传感光谱，但此方法不易消除两个传感光谱间的干扰，且由于在同一光谱仪接受两个传感光谱，限制了传感范围，且光谱的共振波谷不宜分开，同时无法得到两个独立的传感光谱。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器，能够有效提高传感效率、且通过一个SPR传感器获得两路独立的传感光谱，同时也可根据选择实现单路传感，解决了双路测量时无法获得两路独立传感光谱的问题，且实现了单路传感器与双路传感器的结合。为解决上述技术问题，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器由光源、单模光纤Ⅰ、光纤分束器、双芯光纤、SPR传感区Ⅰ、SPR传感区Ⅱ、阶跃光纤Ⅰ、光谱仪Ⅰ、阶跃光纤Ⅱ和光谱仪Ⅱ组成；光源为光谱宽度450nm—1100nm的超连续谱光源，用于产生SPR现象的激发光；光纤分束器将单模光纤Ⅰ的光分为两束；SPR传感区Ⅰ与SPR传感区Ⅱ用于激发SPR现象，得到传感光谱；阶跃光纤Ⅰ与阶跃光纤Ⅱ用于传输传感光谱，阶跃光纤Ⅰ包括纤芯Ⅲ，阶跃光纤Ⅱ包括纤芯Ⅳ；光谱仪Ⅰ与光谱仪Ⅱ的光谱宽度为450nm—1100nm，用于接收传感光谱；光源的输出端与单模光纤Ⅰ的输入端连接，单模光纤Ⅰ的输出端与光纤分束器的输入端连接，光纤分束器包括单模光纤Ⅱ与单模光纤Ⅲ；双芯光纤包括纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ，双芯光纤中纤芯Ⅰ的输入端接收单模光纤Ⅱ的光，双芯光纤中纤芯Ⅱ的输入端接收单模光纤Ⅲ的光；双芯光纤中的纤芯Ⅰ的输出端与纤芯Ⅳ的输入端正对焊接，双芯光纤中的纤芯Ⅱ输出端的传感光谱通过纤芯Ⅲ接收；阶跃光纤Ⅱ的输出端连接至光谱仪Ⅱ的输入端，阶跃光纤Ⅰ的输出端连接至光谱仪Ⅰ的输入端。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的双芯光纤由涂覆层、包层、纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ组成，纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ平行设置在包层内，包层外覆有涂覆层。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的双芯光纤的纤芯Ⅰ与纤芯Ⅱ的中心距离L2为110μm。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的SPR传感区Ⅰ由纳米金属薄膜Ⅰ和被测液体Ⅰ组成，被测液体Ⅰ填充满SPR传感区Ⅰ，纳米金属薄膜Ⅰ浸在被测液体Ⅰ中。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的纳米金属薄膜Ⅰ为金膜或银膜或其它可激发SPR现象的纳米金属薄膜。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的纳米金属薄膜Ⅰ为金膜，金膜厚度为55nm。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的SPR传感区Ⅱ由纳米金属薄膜Ⅱ和被测液体Ⅱ组成，被测液体Ⅱ填充满SPR传感区Ⅱ，纳米金属薄膜Ⅱ浸在被测液体Ⅱ。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的纳米金属薄膜Ⅱ为金膜或银膜或其它可激发SPR现象的纳米金属薄膜。作为本专利技术的进一步优化，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的纳米金属薄膜Ⅱ为金膜，金膜厚度为55nm。本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器的有益效果为：1.能够有效提高传感效率、且通过一个SPR传感器获得两路独立的传感光谱，同时也可根据选择实现单路传感，解决了双路测量时无法获得两路独立传感光谱的问题，且实现了单路传感器与双路传感器的结合。2.本专利技术能够完成两路SPR传感，工作效率高，且能得到两路独立、互不干扰的传感光谱。3.本专利技术也可根据需求的不同，独立完成一路SPR传感。4.本专利技术实现了单路传感与双路传感的结合，拓展了光纤SPR传感器的使用范围。5.本专利技术采用光纤作为传输媒介，能够实现远距离、低损耗的传输传感结果，也可在线监测，传感结果实时可达，增强了的实用性，拓宽了传感装置的应用范围。6.本专利技术可在高温高压、易氧化、易燃易爆、有毒的恶劣环境条件下进行工作，增强了实用性。7.本专利技术可以进行连续工作，工作效率高。8.本专利技术可以多次重复使用，节约成本，可靠性强。附图说明下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细的说明。图1为本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器的结构示意图。图2为图1中的双芯光纤参数示意图。图3为图1中的双芯光纤一路传感器部分结构示意图。图中：光源1；单模光纤Ⅰ2；光纤分束器3；单模光纤Ⅱ3-1；单模光纤Ⅲ3-2；双芯光纤4；纤芯Ⅰ4-1；纤芯Ⅱ4-2；SPR传感区Ⅰ5；纳米金属薄膜Ⅰ5-1；被测液体Ⅰ5-2；SPR传感区Ⅱ6；纳米金属薄膜Ⅱ6-1；被测液体Ⅱ6-2；阶跃光纤Ⅰ7；纤芯Ⅲ7-1；光谱仪Ⅰ8；阶跃光纤Ⅱ9；纤芯Ⅳ9-1；光谱仪Ⅱ10；双芯光纤4内壁距离L1；纤芯Ⅰ4-1与纤芯Ⅱ4-2的中心距离L2；双芯光纤一路SPR传感器的光纤磨锥角度α。具体实施方式下面结合图1、2、3说明本实施方式，本专利技术一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器，能够有效提高传感效率、且通过一个SPR传感器获得两路独立的传感光谱，同时也可根据选择独立的完成单路传感，解决了双路测量时无法获得两路独立传感光谱的问题，拓展了双路传感时不同需求的选择范围，且实现了单路传感器与双路传感器的结合。该双芯光纤双路表面等离子体共振传感器由光源1、单模光纤Ⅰ2、光纤分束器3、双芯光纤4、SPR传感区Ⅰ5、SPR传感区Ⅱ6、阶跃光纤Ⅰ7、光谱仪Ⅰ8、阶跃光纤Ⅱ9和光谱仪Ⅱ10组成；光源1为光谱宽度450nm—1100nm的超连续谱光源，用于产生SPR现象的激发光；光纤分束器3将单模光纤Ⅰ2的光分为两束；SPR传感区Ⅰ5与SPR传感区Ⅱ6用于激发SPR现象，得到传感光谱；阶跃光纤Ⅰ7与阶跃光纤Ⅱ9用于传输传感光谱，阶跃光纤Ⅰ7包括纤芯Ⅲ7-1，阶跃光纤Ⅱ9包括纤芯Ⅳ9-1；光谱仪Ⅰ8与光谱仪Ⅱ10的光谱宽度为450nm—1100nm，用于接收传感光谱；光源1的输出端与单模光纤Ⅰ2的输入端连接，光源1的光注入单模光纤Ⅰ2中；光纤分束器3包括单模光纤Ⅱ3-1与单模光纤Ⅲ3-2，单模光纤Ⅰ2的输出端与光纤分束器3的输入端连接；光纤分束器3通过单模光纤Ⅰ2接收来自光源1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器，其特征在于：该双芯光纤双路表面等离子体共振传感器由光源(1)、单模光纤Ⅰ(2)、光纤分束器(3)、双芯光纤(4)、SPR传感区Ⅰ(5)、SPR传感区Ⅱ(6)、阶跃光纤Ⅰ(7)、光谱仪Ⅰ(8)、阶跃光纤Ⅱ(9)和光谱仪Ⅱ(10)组成；光源(1)为光谱宽度450nm—1100nm的超连续谱光源，用于产生SPR现象的激发光；光纤分束器(3)将单模光纤Ⅰ(2)的光分为两束；SPR传感区Ⅰ(5)与SPR传感区Ⅱ(6)用于激发SPR现象，得到传感光谱；阶跃光纤Ⅰ(7)与阶跃光纤Ⅱ(9)用于传输传感光谱，阶跃光纤Ⅰ(7)包括纤芯Ⅲ(7‑1)，阶跃光纤Ⅱ(9)包括纤芯Ⅳ(9‑1)；光谱仪Ⅰ(8)与光谱仪Ⅱ(10)的光谱宽度为450nm—1100nm，用于接收传感光谱；光源(1)的输出端与单模光纤Ⅰ(2)的输入端连接，单模光纤Ⅰ(2)的输出端与光纤分束器(3)的输入端连接，光纤分束器(3)包括单模光纤Ⅱ(3‑1)与单模光纤Ⅲ(3‑2)；双芯光纤(4)包括纤芯Ⅰ(4‑1)和纤芯Ⅱ(4‑2)，双芯光纤(4)中纤芯Ⅰ(4‑1)的输入端接收单模光纤Ⅱ(3‑1)的光，双芯光纤(4)中纤芯Ⅱ(4‑2)的输入端接收单模光纤Ⅲ(3‑2)的光；双芯光纤(4)中的纤芯Ⅰ(4‑1)的输出端与纤芯Ⅳ(9‑1)的输入端正对焊接，双芯光纤(4)中的纤芯Ⅱ(4‑2)输出端的传感光谱通过纤芯Ⅲ(7‑1)接收；阶跃光纤Ⅱ(9)的输出端连接至光谱仪Ⅱ(10)的输入端，阶跃光纤Ⅰ(7)的输出端连接至光谱仪Ⅰ(8)的输入端。...

【技术特征摘要】
1.一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器，其特征在于：该双芯光纤双路表面等离子体共振传感器由光源(1)、单模光纤Ⅰ(2)、光纤分束器(3)、双芯光纤(4)、SPR传感区Ⅰ(5)、SPR传感区Ⅱ(6)、阶跃光纤Ⅰ(7)、光谱仪Ⅰ(8)、阶跃光纤Ⅱ(9)和光谱仪Ⅱ(10)组成；光源(1)为光谱宽度450nm—1100nm的超连续谱光源，用于产生SPR现象的激发光；光纤分束器(3)将单模光纤Ⅰ(2)的光分为两束；SPR传感区Ⅰ(5)与SPR传感区Ⅱ(6)用于激发SPR现象，得到传感光谱；阶跃光纤Ⅰ(7)与阶跃光纤Ⅱ(9)用于传输传感光谱，阶跃光纤Ⅰ(7)包括纤芯Ⅲ(7-1)，阶跃光纤Ⅱ(9)包括纤芯Ⅳ(9-1)；光谱仪Ⅰ(8)与光谱仪Ⅱ(10)的光谱宽度为450nm—1100nm，用于接收传感光谱；光源(1)的输出端与单模光纤Ⅰ(2)的输入端连接，单模光纤Ⅰ(2)的输出端与光纤分束器(3)的输入端连接，光纤分束器(3)包括单模光纤Ⅱ(3-1)与单模光纤Ⅲ(3-2)；双芯光纤(4)包括纤芯Ⅰ(4-1)和纤芯Ⅱ(4-2)，双芯光纤(4)中纤芯Ⅰ(4-1)的输入端接收单模光纤Ⅱ(3-1)的光，双芯光纤(4)中纤芯Ⅱ(4-2)的输入端接收单模光纤Ⅲ(3-2)的光；双芯光纤(4)中的纤芯Ⅰ(4-1)的输出端与纤芯Ⅳ(9-1)的输入端正对焊接，双芯光纤(4)中的纤芯Ⅱ(4-2)输出端的传感光谱通过纤芯Ⅲ(7-1)接收；阶跃光纤Ⅱ(9)的输出端连接至光谱仪Ⅱ(10)的输入端，阶跃光纤Ⅰ(7)的输出端连接至光谱仪Ⅰ(8)的输入端。2.根据权利要求1所述的一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：马翔，
申请(专利权)人：黑龙江磐桓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23