The invention discloses a highly sensitive periodic sensing system based on graphene integrated tilted fiber grating sensor, which includes a wide-band light source, a polarization controller, a single-mode fiber, graphene integrated tilted fiber grating sensor, a sample reaction dish, a spectrum analyzer and a computer. The graphene integrated tilted fiber grating sensor is composed of tilted fiber light coated with graphene film Gate structure, the graphene supports the propagation of s-polarization mode, so that the s-polarization leakage mode can be fully coupled with the core mode, so as to generate enhanced s-polarization leakage mode resonance in the transmission spectrum of graphene integrated tilt fiber grating sensor, and use the s-polarization leakage mode resonance to achieve high sensitive periodic sensing detection. The invention has the advantages that the sensing sensitivity is higher than other inclined fiber grating sensing methods, such as surface plasmon resonance, cladding mode resonance, interference and other methods.
【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统
本专利技术涉及一种属于传感
,具体是指一种基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统。
技术介绍
光纤传感技术可与通信网络及信息处理技术融合,具有高灵敏、免标记、微型化以及天然的远程在线原位检测能力,发展潜力巨大。截至目前,已报道多种类型光纤传感器,其中光纤光栅可在不破坏光纤结构的情况下,利用模式耦合效应增强光波对待测物的感知能力,同时在光谱调控自由度、动态范围、器件稳定性等方面均具有突出优势。其中,倾斜光纤光栅因其特殊的光谱特性而最为引人注目。倾斜光纤光栅的透射谱既保留了传统光纤光栅的布拉格谐振(或纤芯模谐振),又激发了数十至数百个梳状包层模谐振以及微弱的泄漏模谐振。布拉格谐振可用于消除温度及光源抖动等因素对器件的影响,而梳状包层模谐振对外界待测物变化非常灵敏且宽度极窄(数十至数百皮米),可实现高灵敏、高精度检测。因此,倾斜光纤光栅已被广泛应用于包括活体细胞、蛋白质、血糖、生物电流、电化学、神经递质、癌症标志物、免疫以及气体等多个方面的传感检测。目前倾斜光纤光栅传感研究主要集中在四个方面:激发表面等离子体共振传感、利用截止模传感、利用高阶包层模传感、多组件多方法融合传感。这些研究极大地推动了高灵敏倾斜光纤光栅传感的发展和应用。然而,倾斜光纤光栅泄漏模谐振常被忽略而未被用于传感。这主要有两个方面的原因:第一,不能获得有效的泄漏模谐振,特别是在生物传感领域关注的低折射率环境中,倾斜光纤光栅泄漏模谐振非常微弱,环境响应不灵敏;第二, ...
【技术保护点】
1.一种基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统,其特征在于包括:宽带光源(1)、偏振控制器(2)、单模光纤(3)、石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)、样品反应皿(5)、光谱分析仪(6)及计算机(7),其中,所述的宽带光源(1)输出非偏振光,所述的宽带光源(1)与偏振控制器(2)的一端连接,所述的偏振控制器(2)用于将所述的宽带光源(1)输出的非偏振光转化为单一偏振方向的s偏振光,偏振控制器(2)的另一端经单模光纤(3)与石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)的一端连接,石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)置于样品反应皿(5)中样品的内部,石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)的另一端经单模光纤(3)与光谱分析仪(6)的一端连接,光谱分析仪(6)的另一端与计算机(7)连接;/n所述石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器,其特征在于包括倾斜光纤光栅(8)和石墨烯薄膜(9),倾斜光纤光栅(8)刻写在单模光纤的纤芯区域,石墨烯薄膜(9)涂覆在倾斜光纤光栅(8)的包层表面,所述的石墨烯(9)支持s偏振模式的传播,导致s偏振泄漏模的传播距离变长,即s偏振泄漏模能充分与纤芯模发生模式耦合,从而在所述的石 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统,其特征在于包括:宽带光源(1)、偏振控制器(2)、单模光纤(3)、石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)、样品反应皿(5)、光谱分析仪(6)及计算机(7),其中,所述的宽带光源(1)输出非偏振光,所述的宽带光源(1)与偏振控制器(2)的一端连接,所述的偏振控制器(2)用于将所述的宽带光源(1)输出的非偏振光转化为单一偏振方向的s偏振光,偏振控制器(2)的另一端经单模光纤(3)与石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)的一端连接,石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)置于样品反应皿(5)中样品的内部,石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)的另一端经单模光纤(3)与光谱分析仪(6)的一端连接,光谱分析仪(6)的另一端与计算机(7)连接;
所述石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器,其特征在于包括倾斜光纤光栅(8)和石墨烯薄膜(9),倾斜光纤光栅(8)刻写在单模光纤的纤芯区域,石墨烯薄膜(9)涂覆在倾斜光纤光栅(8)的包层表面,所述的石墨烯(9)支持s偏振模式的传播,导致s偏振泄漏模的传播距离变长,即s偏振泄漏模能充分与纤芯模发生模式耦合,从而在所述的石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)透射光谱中产生增强的s偏振泄漏模谐振。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统,其特征在于:所述的宽带光源(1)的输出光谱范围在近红外波段,覆盖所述的石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器(4)的光谱范围。
3.根据权利要求1所述的基于石墨烯集成倾斜光纤光栅传感器的高灵敏周期性传感系统,其特征在于:所述的倾斜光纤光栅(8)刻写在石英单模光纤的纤芯内,光栅倾角θ介于0~45°之间,光栅轴向周期Λ介于100n...
【专利技术属性】
技术研发人员:李志红,阮秀凯,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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