The invention belongs to the field of biochemical medical sensor design of fiber Bragg grating, in particular to inclined fiber Bragg grating refractive index sensor device and method with inner cladding modulation. By introducing refractive index modulation (i.e. inner cladding modulation) into the cladding near the core area of inclined fiber Bragg grating, the resonance intensity of inclined fiber Bragg grating is greatly enhanced. By monitoring the resonance intensity of the sensor and the change of non-resonant wavelength with the substance to be measured, the sensor can be realized, which not only simplifies the preparation process of the sensor, but also greatly reduces the cost of the detection device; furthermore, by adjusting the resonance intensity of the sensor in different substance environments to be measured. The refractive index sensor can detect the gas in low refractive index region to liquid in high refractive index region with high sensitivity and precision.
【技术实现步骤摘要】
含内包层调制倾斜光纤光栅折射率传感装置及方法
本专利技术属于光纤光栅生化医学传感器设计领域,具体涉及含内包层调制倾斜光纤光栅折射率传感装置及方法。
技术介绍
光纤光栅传感器是一种重要的无源光子器件,在生物医学检测、环境监测、污染物传感等方面具有非常广阔的应用前景。在这些传感应用中,其基本原理是通过监测光纤光栅的特征参量(如谐振波长、谐振强度、偏振损耗等)随待测物质参量(典型的为待测物质折射率)的变化,从而实现传感检测。在光纤光栅传感研究的相关报道中,倾斜光纤光栅成为近些年的研究热点。倾斜光纤光栅是一种光栅调制平面与光纤轴向具有一定夹角的光纤光栅。为提高倾斜光纤光栅的传感灵敏度,常用的方法是在光栅区域的包层表面涂敷纳米量级金属薄膜或其他特异性传感薄膜,从而将满足相位匹配条件的包层模耦合至金属薄膜内激励起表面等离子体共振波或膜层内谐振模式。等离子共振波或膜层内谐振模式对待测物质的折射率变化非常敏感,因而具有比传统光纤光栅传感器更优异的传感性能,相关领域已成为国内外研究热点。然而,该方法需要在纳米量级范围内精确控制膜层厚度,对传感器制备工艺及器件稳定性提出了较高要求。另一方面,减小倾斜光纤光栅的半径,从而增强包层模的倏逝场强度,可在一定范围内有效增强其传感灵敏度。但该方法破坏了光纤结构,其机械强度及稳定性受到了一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足,而提供一种含内包层调制倾斜光纤光栅折射率传感装置及方法。本专利技术所采取的技术方案如下:含内包层调制倾斜光纤光栅折射率传感装置,包括:宽带光源,用于产生具有一定宽波段的入射光;偏振 ...
【技术保护点】
1.含内包层调制倾斜光纤光栅折射率传感装置,其特征在于,包括:宽带光源(1),用于产生具有一定宽波段的入射光;偏振控制器(2),用于接收所述宽带光源(1)形成的入射光,并将所述入射光转化为单一偏振态的s偏振光;待测物质反应池(4),为放置有含内包层调制倾斜光纤光栅(5)的反应器皿,所述的含内包层调制倾斜光纤光栅(5)为在纤芯和靠近纤芯区域的包层中写入倾斜光栅(9)的倾斜光纤光栅构成,写入倾斜光栅(9)的靠近纤芯区域的包层为内包层调制(8),所述的s偏振光输入至所述的倾斜光纤光栅后,在光纤纤芯内激励起s偏振态纤芯导模,在满足相位匹配条件时,所述的s偏振态纤芯导模在光栅区域耦合至s偏振态TE0,j及HE2,j包层模式并在输出端产生包层模谐振峰或损耗峰;滤波器(6),其中心波长与倾斜光纤光栅包层模的谐振波长匹配,该滤波器仅允许谐振波长处的光通过;光电探测器(7),用于检测倾斜光纤光栅谐振峰强度的变化。
【技术特征摘要】
1.含内包层调制倾斜光纤光栅折射率传感装置,其特征在于,包括:宽带光源(1),用于产生具有一定宽波段的入射光;偏振控制器(2),用于接收所述宽带光源(1)形成的入射光,并将所述入射光转化为单一偏振态的s偏振光;待测物质反应池(4),为放置有含内包层调制倾斜光纤光栅(5)的反应器皿,所述的含内包层调制倾斜光纤光栅(5)为在纤芯和靠近纤芯区域的包层中写入倾斜光栅(9)的倾斜光纤光栅构成,写入倾斜光栅(9)的靠近纤芯区域的包层为内包层调制(8),所述的s偏振光输入至所述的倾斜光纤光栅后,在光纤纤芯内激励起s偏振态纤芯导模,在满足相位匹配条件时,所述的s偏振态纤芯导模在光栅区域耦合至s偏振态TE0,j及HE2,j包层模式并在输出端产生包层模谐振峰或损耗峰;滤波器(6),其中心波长与倾斜光纤光栅包层模的谐振波长匹配,该滤波器仅允许谐振波长处的光通过;光电探测器(7),用于检测倾斜光纤光栅谐振峰强度的变化。2.根据权利要求1所述的含内包层调制倾斜光纤光栅折射率传感装置,其特征在于:所述宽带光源(1)为输出光谱包括1300nm~1600nm波段的宽带光源,所述宽带光源(1)的输出光谱范围涵盖倾斜光纤光栅的输出光谱。3.根据权利要求1所述的含内包层调制倾斜光纤光栅折射率传感装置,其特征在于:所述含内包层调制倾斜光纤光栅(5)的光栅倾角为87°。4.根据权利要求1所述的含内包层调制倾斜光纤光栅折射率传感装置,其特征在于,所述含内包层调制倾斜光纤光栅(5)参数如下:光纤纤芯半径4.15μm,光纤包层半径62.5μm,光纤纤芯折射率比光纤包层折射率高0.36%,内包层调制(8)区域的折射率与光纤包层折射率一致,内包层调制(8)区域的厚度介于0μm~6μm之间,折射率调制幅度为2.0×10-4,光栅倾角为87°,光栅长度介于20mm~30mm之间。5.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:李志红,严博腾,罗倩倩,阮秀凯,张耀举,戴瑜兴,
申请(专利权)人:温州大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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