The invention belongs to the field of optical fiber sensing technology, and relates to a multi-channel optical fiber SPR sensing system which integrates time division multiplexing and wavelength division multiplexing technology. Two sensing channels were constructed on the optical fiber sensor, and different coating structures were used to make it have different SPR resonance wavelengths. Based on wavelength division multiplexing technology, dual channel detection was realized. At the same time, combined with time division multiplexing technology, under the condition of using only one light source and one spectrometer, the computer outputs TTL signal to control the optical fiber dual switch to realize the light source control in the two optical paths, collects the corresponding spectral data and demodulates the real-time SPR signal, and then realizes the four-channel optical fiber SPR sensing. The invention has the advantages of small volume, high sensitivity, real-time response and remote sensing, and can be applied to the fields of food safety and environmental monitoring and other analytical substances detection.
【技术实现步骤摘要】
一种综合时分复用和波分复用技术的多通道光纤SPR系统
本专利技术属于光纤传感
,涉及一种综合时分复用和波分复用技术的多通道光纤SPR系统。
技术介绍
光纤表面等离子体共振传感器(SPR)是将高灵敏度的表面等离子体共振传感技术与低能量消耗的光纤传输技术有机结合的产物。它集合了SPR效应对环境介质折射率变化非常敏感的优点,同时又兼有光纤本身柔软、可绕曲、电绝缘、耐腐蚀,使用时不发热、无辐射,能在强电磁干扰、易燃易爆、毒性气体等复杂环境条件下工作等独特的优点。当光从光密介质入射光疏介质时会在两种介质的界面处发生全反射,此时光波的电磁场强度在分界面处并不立即减小为零,而是随入射深度呈指数衰减,形成消逝波。消逝波的有效深度一般为100-200nm,由于光纤SPR传感器金属膜厚度小于消逝波的深度,在金属膜与溶液或空气界面处,消逝波仍起作用。同时在金属膜与样品的界面处,金属表面的自由电子被激发,形成表面等离子体波。当消逝波波矢与表面等离子波波矢相等时,有最小反射率。它能够对传感器表面待测介质组成的微小变化作出灵敏的响应,适用于研究传感器表面敏感层中物质与介质溶液的生物及化学反应,进而定量测定介质溶液中的微量生物和化学活性物质。由于实际应用场景中通常不仅仅需要检测一种物质,而是多种目标检测物的混合物,比如疾病诊断过程中通常需要检测多种待测物的浓度,水质检测过程中需要检测多种污染物水平等,构建一种低成本、小型化、高灵敏,并且可以多通道检测的SPR系统成为光纤传感领域的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术为解决上述问题,旨在提供一种综合时分复用和波分复用技术的多通道光纤SP ...
【技术保护点】
1.一种综合时分复用和波分复用技术的多通道光纤SPR系统,其特征在于,所述的多通道光纤SPR系统包括宽谱光源(1)、光纤跳线a(2)、TTL光纤双路开关(3)、光纤跳线b(4)、双通道光纤SPR传感器(5)、光谱仪(6)、数据线(7)和计算机(8);宽谱光源(1)发射的宽谱光依次经过光纤跳线a(2)分为两束宽谱光,再分别依次经过TTL光纤双路开关(3)、光纤跳线b(4)和双通道光纤SPR传感器(5);计算机(8)输出的TTL信号经过数据线(7)输入到TTL光纤双路开关(3)中,控制TTL光纤双路开关(3)的快门,实现两路光信号的控制;双通道光纤SPR传感器5输出的光信号再经过光纤跳线a(2)汇总为一束宽谱光入射到光谱仪(6)中;光谱仪(6)输出的光谱信号经过数据线(7)输入到计算机(8)中。
【技术特征摘要】
1.一种综合时分复用和波分复用技术的多通道光纤SPR系统,其特征在于,所述的多通道光纤SPR系统包括宽谱光源(1)、光纤跳线a(2)、TTL光纤双路开关(3)、光纤跳线b(4)、双通道光纤SPR传感器(5)、光谱仪(6)、数据线(7)和计算机(8);宽谱光源(1)发射的宽谱光依次经过光纤跳线a(2)分为两束宽谱光,再分别依次经过TTL光纤双路开关(3)、光纤跳线b(4)和双通道光纤SPR传感器(5);计算机(8)输出的TTL信号经过数据线(7)输入到TTL光纤双路开关(3)中,控制TTL光纤双路开关(3)的快门,实现两路光信号的控制;双通道光纤SPR传感器5输出的光信号再经过光纤跳线a(2)汇总为一束宽谱光入射到光谱仪(6)中;光谱仪(6)输出的光谱信号经过数据线(7)输入到计算机(8)中。2.根据权利要求1所述的多通道光纤SPR系统,其特征在于,所述的双通道SPR传感器(5),根据不同金属膜层调制来调节共振波段;采用纤芯直径为300-500μm、数值孔径不低于0.22的光纤,构建两个传感通道,长度为5mm-10mm;在传感通道表面均匀溅射镀膜,其中一个传感通道表面按照银-金的顺序溅射总厚度为45nm的银-金双层膜(9),其中,银膜厚度为30nm,金膜厚度为15nm;另一个传感通道表面按照金-ITO-金的顺序溅射总厚度为63nm的金-ITO-金三层膜(10),其中,底层金膜的厚度为30nm,ITO膜厚...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘强,彭伟,袁会真,王佳宾,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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