一种探测光子晶体光纤及光纤传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种探测光子晶体光纤及光纤传感器，涉及光纤传感技术领域。该探测光子晶体光纤包括：光纤主体、样品通道、镀膜和空气孔。该探测光子晶体光纤只包括一个样品通道，在样品通道的内表面镀氧化铟锡膜，在样品通道周围设置多个纤芯，且在样品通道周围设置的多个纤芯可以提高入射光波对表面等离子体模和纤芯模的模有效折射率的影响，使得设有该探测光子晶体光纤的光纤传感器能够实现10

【技术实现步骤摘要】
一种探测光子晶体光纤及光纤传感器
本专利技术涉及光纤传感
，特别是涉及一种探测光子晶体光纤及光纤传感器。
技术介绍
高精度、超灵敏、超宽带是光纤传感技术发展的主要方向，无论在促进科学研究，还是在推动社会和经济发展方面都有十分重要的意义。而基于表面等离子体共振的光子晶体光纤传感技术是近年来国际上兴起的一种新型而又先进的检测技术，它因具有抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高、电绝缘、体积小、重量轻、对被测物质影响小、外形可变、测量对象广泛、便于成网、可用于远程测量等优点而被广泛应用于安全生产、生物医学、药物筛选、食品安全、航空航天、环境检测、国防科技等诸多领域。基于表面等离子体共振的光子晶体光纤传感技术的工作原理是入射光在光子晶体光纤和金属交界面处发生内全反射时形成的倏逝波会引发金属表面的自由电子相干振荡，进而产生表面等离子体波。当倏逝波与表面等离子体波发生共振耦合时，能量会从光子转移到表面等离子体中，这样等离子体波就可以吸收入射光的大部分能量，从而导致检测到的透射光强被大幅减弱，形成一个最低峰值，最后通过测量待测分析物的共振波长或损耗峰的位置来达到检测未知物质属性的目的。如今，基于表面等离子体共振的非保偏折射率导引型光子晶体光纤传感器主要存在灵敏度还不够高，其波长灵敏只有103nm/RIU量级的不足。因此，现有的光纤传感器存在灵敏度低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种探测光子晶体光纤及光纤传感器，解决了光纤传感器灵敏度低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种探测光子晶体光纤，包括：光纤主体、样品通道、镀膜和空气孔；所述样品通道设置在所述光纤主体内部，所述样品通道与所述光纤主体同轴设置且所述样品通道位于所述光纤主体的中心；所述样品通道用于放置待测液体；所述镀膜紧贴所述样品通道的内表面，所述镀膜用于产生表面等离子体波；所述空气孔设置在所述光纤主体内部，所述空气孔的数量为多个，多个所述空气孔的中心轴与所述光纤主体的中心轴平行；多个所述空气孔按照正六边形排列在所述样品通道周围；多个所述空气孔排列成四层正六边形，第一层正六边形以所述样品通道为中心排列在所述样品通道周围，第二层正六边形设于所述第一层正六边形外，第三层正六边形设于所述第二层正六边形外，第四层正六边形设于所述第三层正六边形外；在所述第二层正六边形的预设数量的所述空气孔中填充待测液体，且填充待测液体的预设数量的所述空气孔对称设置，所述填充待测液体的预设数量的所述空气孔的半径小于未填充待测液体的所述空气孔的半径。可选的，所述光纤主体的衬底材料为纯石英。可选的，所述样品通道的横截面为圆形，所述样品通道的半径为1微米。可选的，所述镀膜的材料为氧化铟锡；所述镀膜的厚度为40纳米-60纳米。可选的，所述空气孔的横截面为圆形，所述空气孔的半径为0.5微米。可选的，所述填充待测液体的预设数量的所述空气孔的半径为0.05微米-0.45微米，所述预设数量为四个。可选的，所述光纤主体的横截面为圆形，所述光纤主体的半径为9.5微米-11微米。一种光纤传感器，包括：光源、起偏器、耦合光学透镜、光谱分析仪和上述的探测光子晶体光纤；所述光源用于提供稳定输出的连续入射光波；所述起偏器位于所述光源的第一出射光路上；所述起偏器用于调整所述入射光波的偏振态；所述耦合光学透镜位于所述起偏器的第二出射光路上；所述耦合光学透镜用于将所述第二出射光路耦合到所述探测光子晶体光纤；所述探测光子晶体光纤位于所述耦合光学透镜的焦点上；所述探测光子晶体光纤用于放置待测样品；所述光谱分析仪与所述探测光子晶体光纤的输出端连接；所述光谱分析仪用于对入射到所述光谱分析仪中的透射光波的吸收峰进行分析。可选的，所述连续入射光波的波长范围为1300纳米-3500纳米。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开了一种探测光子晶体光纤及光纤传感器，包括：光纤主体、样品通道、镀膜和空气孔。该探测光子晶体光纤只包括一个样品通道，在样品通道的内表面镀氧化铟锡膜，在样品通道周围填充待测液体的空气孔为纤芯，在样品通道周围设置的多个纤芯可以提高入射光波对表面等离子体模和纤芯模的模有效折射率的影响，使得设有该探测光子晶体光纤的光纤传感器能够实现104nm/RIU量级的波长灵敏度，本专利技术的光纤传感器具有灵敏度高的优点。本专利技术所选的镀膜材料为氧化铟锡，可以降低探测光子晶体光纤和光纤传感器的制作成本；该光纤传感器还能同时实现近中红外和中红外波段(1400nm～2800nm)的传感，进一步扩大了光纤传感器的应用范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1所提供的探测光子晶体光纤的横截面图；图2为本专利技术实施例2所提供的光纤传感器的结构图。其中，1、光纤主体；2、样品通道；3、镀膜；4、空气孔；5、第一纤芯；6、第二纤芯；7、第三纤芯；8、第四纤芯；9、光源；10、起偏器；11、耦合光学透镜；12、探测光子晶体光纤；13、光谱分析仪。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1本实施例1提供一种探测光子晶体光纤，图1为本专利技术实施例1所提供的探测光子晶体光纤的横截面图。参见图1，该探测光子晶体光纤包括：光纤主体1、样品通道2、镀膜3和空气孔4。光纤主体1的衬底材料为纯石英。光纤主体1的横截面为圆形，光纤主体1的半径为9.5微米-11微米。样品通道2设置在光纤主体1内部，样品通道2与光纤主体1同轴设置且样品通道2位于光纤主体1的中心；样品通道2的横截面为圆形，样品通道2的半径为1微米。样品通道2用于放置待测液体。镀膜3紧贴样品通道2的内表面，镀膜3的材料为氧化铟锡；镀膜3的厚度为40纳米-60纳米。在样品通道2的内表面镀一层厚度为40-60纳米的氧化铟锡，可以用来产生表面等离子体波。空气孔4设置在光纤主体1内部，空气孔4的数量为多个，多个空气孔4的中心轴与光纤主体1的中心轴平行，空气孔4的横截面为圆形，空气孔4的半径为0.5微米。多个空气孔4按照正六边形排列在样品通道2周围。多个空气孔4排列成四层正六边形，第一层正六边形以样品通道2为中心排列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种探测光子晶体光纤，其特征在于，包括：光纤主体、样品通道、镀膜和空气孔；/n所述样品通道设置在所述光纤主体内部，所述样品通道与所述光纤主体同轴设置且所述样品通道位于所述光纤主体的中心；所述样品通道用于放置待测液体；/n所述镀膜紧贴所述样品通道的内表面，所述镀膜用于产生表面等离子体波；/n所述空气孔设置在所述光纤主体内部，所述空气孔的数量为多个，多个所述空气孔的中心轴与所述光纤主体的中心轴平行；/n多个所述空气孔按照正六边形排列在所述样品通道周围；/n多个所述空气孔排列成四层正六边形，第一层正六边形以所述样品通道为中心排列在所述样品通道周围，第二层正六边形设于所述第一层正六边形外，第三层正六边形设于所述第二层正六边形外，第四层正六边形设于所述第三层正六边形外；/n在所述第二层正六边形的预设数量的所述空气孔中填充待测液体，且填充待测液体的预设数量的所述空气孔对称设置，所述填充待测液体的预设数量的所述空气孔的半径小于未填充待测液体的所述空气孔的半径。/n

【技术特征摘要】
1.一种探测光子晶体光纤，其特征在于，包括：光纤主体、样品通道、镀膜和空气孔；
所述样品通道设置在所述光纤主体内部，所述样品通道与所述光纤主体同轴设置且所述样品通道位于所述光纤主体的中心；所述样品通道用于放置待测液体；
所述镀膜紧贴所述样品通道的内表面，所述镀膜用于产生表面等离子体波；
所述空气孔设置在所述光纤主体内部，所述空气孔的数量为多个，多个所述空气孔的中心轴与所述光纤主体的中心轴平行；
多个所述空气孔按照正六边形排列在所述样品通道周围；
多个所述空气孔排列成四层正六边形，第一层正六边形以所述样品通道为中心排列在所述样品通道周围，第二层正六边形设于所述第一层正六边形外，第三层正六边形设于所述第二层正六边形外，第四层正六边形设于所述第三层正六边形外；
在所述第二层正六边形的预设数量的所述空气孔中填充待测液体，且填充待测液体的预设数量的所述空气孔对称设置，所述填充待测液体的预设数量的所述空气孔的半径小于未填充待测液体的所述空气孔的半径。


2.根据权利要求1所述的探测光子晶体光纤，其特征在于，所述光纤主体的衬底材料为纯石英。


3.根据权利要求1所述的探测光子晶体光纤，其特征在于，所述样品通道的横截面为圆形，所述样品通道的半径为1微米。


4.根据权利要求1所述的探测光子晶体光纤，其特征在于，所述镀膜的材料为氧化铟锡；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖健飞，丁子平，谢应茂，曾瑞琪，吴颖真，
申请(专利权)人：赣南师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36