【技术实现步骤摘要】
基于近红外波段双峰PCF磁场与应力双参量传感系统
[0001]本专利技术属于光纤传感
,具体涉及基于近红外波段双峰PCF磁场与应力双参量传感系统。
技术介绍
[0002]作为21世纪优先发展的十大顶尖技术之一,传感技术未来将向着微型化、集成化、多功能化和系统化等方向发展。金属表面等离子体(SPs)不仅可以突破传统光学的衍射极限,实现纳米尺寸下的光传输,而且对周围电介质折射率的变化异常敏感。光子晶体光纤(PCF)具有质量轻、体积小、抗电磁干扰等优势。因此,金属表面等离子体共振(SPR)技术与光纤技术的结合,为实现高灵敏度、高可靠性且小型化、易于集成的传感器提供了新的研究思路,带来了新的发展空间。光学传感器多通过将生物、化学等分子的信息变化转变成介质折射率或者光谱吸收度等参数的改变量来实现传感,具有波导结构(光栅耦合、共振镜)、模式干涉测量法和表面等离子体共振(SurfacePlasmonResonance,SPR)等不同的传感模型。Maxwell理论表明电磁波可以在金属表面或者金属薄膜中传播,该类型的电磁波特征频率在w=0到之间,具体的色散特性w
k
与入射光波有关,且波矢大于相同能量时的光波波矢,这类电磁波被称为表面等离子体波(SurfacePlas monWave,SPW)又为金属表面等离子体激元(SurfacePlasmonPlaritions,SPPs),是等离子体物理学的重要扩展。SPPs沿着介质的表面传播,在表面处的电磁场强度极高,而在垂直于表面的空间以指数方式衰减,具有极强的电磁波束 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于近红外波段双峰PCF磁场与应力双参量传感系统,其特征在于:由光源(1)、单模光纤(2)、传感单元(3)、光谱分析仪(4)、光电转化器(5)、信号处理模块(6)和计算机(7)组成;所述传感单元(3)为光子晶体光纤(3
‑
1);由包层(3
‑
2)、银膜(3
‑
7)、氧化锌薄膜(3
‑
8)和分析液(3
‑
9)构成;包层(3
‑
2)包括:22个圆形空气孔(3
‑
3)、5个圆形空气孔(3
‑
4)、2个椭圆形空气孔(3
‑
5)、3个椭圆形空气孔(3
‑
6);其特征在于:空气孔(3
‑
3)、空气孔(3
‑
4)、椭圆空气孔(3
‑
5)以及椭圆空气孔(3
‑
6)关于光纤y轴对称排列;空气孔(3
‑
4)位于空气孔(3
‑
3)与椭圆空气孔(3
‑
5)中间;银膜(3
‑
7)和氧化锌薄膜(3
‑
8)在包层(3
‑
2)与分析液(3
‑
9)交界处;所述的传感单元(3),其特征在于:包层(3
‑
2)直径为15
′
m,空气孔(3
‑
3)直径为1.5
′
m,空气孔(3
‑
4)直径为2
′
m,空气孔(3
‑
5)长轴为4
′
m,短轴为3μm;银膜(3
‑
6)厚度为20nm;氧化锌厚度为18nm;包层材料为熔融石英,其折射率由Sellmeier公式定义;所述的银膜(3
‑
6)利用射频磁控溅射方法涂覆;采用堆叠
‑
拉丝技术制备光子晶体光纤(3
‑
1),光子晶体光纤(3
‑
1)长度为20mm,具体制备方法为:首先对石英套管进行预处理,在超净环境下按照参数拉制毛细管,拉制温度为1900℃
‑
2000℃,之后对毛细管两端用氢氧焰进行拉锥封孔,在石英套管中将毛细管按照设计要求堆积形成所需的结构,用纯石英棒对空隙进行填充,利用氧炔火焰将石英套管与毛细管烧结在一起,在拉丝塔上使用两次拉丝技术制成光子晶体光纤;所述分析液(3
‑
7)为磁流体(MFs),磁场的变化会改变MFs的折射率,使得共振损耗峰发生明显变化;而应力会改变传感单元(3)的包层的折射率,也会使得共振损耗峰发生明显变化,所以可以达到双参量测量的目的;所述光源(1)输出750
‑
2000nm...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙菲菲,李堃,沈涛,陈文建,
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学,
类型:发明
国别省市:
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