一种光纤传感器及检测方法技术

本申请涉及光纤传感的技术领域，尤其涉及一种光纤传感器及检测方法。本申请提供了一种光纤传感器及检测方法，包括：光纤和检测组件；所述检测组件设置在所述光纤的检测端面上；所述检测组件包括条状凸起金属结构组；且所述条状凸起金属结构组在所述光纤的端面上呈周期性排列；所述条状凸起金属结构组包括由多条相互平行对齐的条状凸起金属结构组成。本申请提供了一种光纤传感器及检测方法，能有效解决传统传感器的体积普遍较大，灵敏度低、测量精度不高、加工复杂的技术问题。不高、加工复杂的技术问题。不高、加工复杂的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤传感器及检测方法


[0001]本申请涉及光纤传感的
，尤其涉及一种光纤传感器及检测方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，云计算、物联网时代的到来，人们对数据传输和感测能力的需求不断提高，传感器的应用越来越广泛。
[0003]但是，现有的传感器的体积普遍较大，灵敏度低、测量精度不高、加工复杂。因此，寻求新的物理机制及结构设计提高传感器灵敏度是当务之急，研发一种体积小、精度和灵敏度高、易于集成的传感器是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种光纤传感器及检测方法，能有效解决传统传感器的体积普遍较大，灵敏度低、测量精度不高、加工复杂的技术问题。
[0005]有鉴于此，本申请第一方面提供了一种光纤传感器及检测方法，包括：
[0006]光纤和检测组件；
[0007]所述检测组件设置在所述光纤的检测端面上；
[0008]所述检测组件包括条状凸起金属结构组；且所述条状凸起金属结构组在所述光纤的端面上呈周期性排列；
[0009]所述条状凸起金属结构组包括由多条相互平行对齐的条状凸起金属结构组成。
[0010]另一些实施例中，所述条状凸起金属结构的高度为40nm～100nm。
[0011]另一些实施例中，所述条状凸起金属结构的长度L1为50nm～70nm。
[0012]另一些实施例中，所述条状凸起金属结构的宽度L2为15nm～30nm。
[0013]另一些实施例中，相邻两条所述条状凸起金属结构的轴线的间隔W为10nm。
[0014]另一些实施例中，所述条状凸起金属结构的数量由光纤直径决定，光纤的直径越大，即条状凸起金属结构的数量越多。
[0015]另一些实施例中，所述条状凸起金属结构组的数量由光纤直径决定，光纤的直径越大，即条状凸起金属结构组的数量越多。
[0016]另一些实施例中，所有所述条状凸起金属结构组的在所述条状凸起金属结构轴向的总长度P1为500～800nm。
[0017]另一些实施例中，所有所述条状凸起金属结构组的在所述条状凸起金属结构径向的总长度P2为500～800nm。
[0018]另一些实施例中，所述条状凸起金属结构的材质为金、银或铝。
[0019]另一些实施例中，所述检测组件通过聚焦离子束直写技术、纳米压印图形转移技术或电子束光刻技术设置在所述光纤的检测端面上。
[0020]本申请第二方面提供了一种采用所述光纤传感器的检测方法，包括：
[0021]将所述光纤传感器的检测端面置于待测物上，所述光纤中入射光束，根据不同折
射率待测物的反射光谱曲线图，判断所述待测物的折射率；或根据反射光谱共振波长的变化来检测所述待测物折射率的变化。
[0022]另一些实施例中，所述待测物的折射率为1.33～1.38。
[0023]另一些实施例中，所述待测物的折射率为1.33、1.34、1.35、1.36、1.37、1.38。
[0024]另一些实施例中，所述待测物为液体、气体。
[0025]另一些实施例中，所述待测物为液体。
[0026]从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
[0027]本申请设计的一种光纤传感器，本申请的光纤传感器由设置在检测端面的条状凸起金属结构组构成，条状凸起金属结构组周期性均匀重复排布在检测端面上，从而使之构成一个完整的金属纳米结构阵列的光纤传感器。采用本申请的光纤传感器检测待测物时，将光纤传感器的检测端面置于待测物上，在光纤中入射光束，光束为同一偏振方向的信号光；当光纤中的信号光照射到本申请光纤传感器的检测组件上时，在条状凸起金属结构组中，会在检测端面上引起表面等离子体共振SPR现象，而造成信号光能量的吸收损耗。利用表面等离子体共振对于特定光波长的吸收，通过观测不同待测物折射率下的反射谱的变化，获得光纤传感器灵敏度，并且可以通过改变结构参数，使反射光谱的位置及大小发生了变化。从而有效的优化光纤传感器的灵敏性能。再根据已知的不同折射率待测物的反射光谱曲线图，判断待测物的折射率；或根据反射光谱共振波长的变化来检测待测物折射率的变化。可见，本申请的光纤传感器可根据待测物的折射率或折射率的变化判断出待测物的种类，以及待测物的浓度。
[0028]与现有的传感器相比，本申请光纤传感器的优点是：
[0029]1、在本申请方案中，通过设置合理的结构参数可以得到一个高灵敏度的表面等离子体共振光纤传感器，具体表现为在通过固定最优结构参数，改变待测物折射率，可以测出该光纤传感器具有较高的灵敏度。
[0030]2、为适应不同的检测范围，本申请的光纤传感器可通过设置不同的结构参数来调节反射峰的波谱位置，进而可以根据需要来设计结构参数，大大提高了适用范围，能够广泛的应用于环境监测与食品安全等领域。
[0031]3、本申请的光纤传感器结构简单，封装尺寸小，能为光电子器件提供一种高灵敏度光纤传感器。
附图说明
[0032]图1为本申请提供的一种光纤传感器的三维结构示意图。
[0033]图2为本申请提供的一种光纤传感器的条状凸起金属结构组的二维结构示意图。
[0034]图3为本申请提供的一种光纤传感器的条状凸起金属结构的二维结构示意图。
[0035]图4为本申请提供的采用不同的条状凸起金属结构的高度时反射光谱曲图。
[0036]图5为本申请提供的采用不同金属材料的条状凸起金属结构时对应反射光谱曲图。
[0037]图6为本申请提供的光纤传感器检测不同待测分析物的折射率时反射光谱曲图。
[0038]图7为本申请提供的光纤传感器在外界待测物折射率改变时不同共振波长的数据点及其线性拟合线；折射率n＝1.33～1.40范围内，A峰(940nm处)、B峰(1023nm处)在不同的
外界待测物下折射率与共振波长对应关系图，线性拟合直线斜率为折射率灵敏度。
具体实施方式
[0039]下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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，都属于本申请实施例保护的范围。
[0040]在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0041]在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤传感器，其特征在于，包括：光纤和检测组件；所述检测组件设置在所述光纤的检测端面上；所述检测组件包括条状凸起金属结构组；且所述条状凸起金属结构组在所述光纤的端面上呈周期性排列；所述条状凸起金属结构组包括由多条相互平行对齐的条状凸起金属结构组成。2.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述条状凸起金属结构的高度为40nm～100nm。3.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述条状凸起金属结构的长度L1为50nm～70nm。4.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述条状凸起金属结构的宽度L2为15nm～30nm。5.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，相邻两条所述条状凸起金属结构的轴线的间隔W为10nm。6.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所有所述条状凸起金属结构组的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，刘源，吴傲，赵韦人，何苗，宋静周，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：