一种强度调制光纤光电探测器制造技术

本实用新型专利技术提供一种强度调制光纤光电探测器，光电探测器包括感光区

【技术实现步骤摘要】
一种强度调制光纤光电探测器


[0001]本技术涉及光纤传感器领域，更具体地，涉及一种强度调制光纤光电探测器
。

技术介绍

[0002]随着国家高速发展，人们对美好生活的要求越来越高
。
因为传感器适用范围极广，体积小巧便携，所以传感器的出现把人民的生活质量提高到一个前所未有的高度
。
其中有一种以光纤为主体的传感器，因为具有光纤体积小
、
制备成本低
、
抗磁能力强和柔性等优点而受到广大关注
。
目前光纤传感器有两大分类，分别是功能型光纤传感器和非功能型光纤传感器
。
[0003]功能型光纤传感器是光纤同时作为传输元件和传感元件
。
因为现代器件集成一体化的趋向，所以大多数光纤传感器都是功能型
。
但这些光纤传感器大部分是通过光谱读出的方式进行传感检测，这意味着光谱仪是必不可少的
。
目前光纤传感器体积仍在不断优化缩小，但由于光谱仪自身体积大的固有属性，所以使用这类光纤传感器进行的传感检测，其整体实验装置体积必定是庞大的，并且不方便运输，难以做到即时检测效果
。
同时光谱仪不菲的造价也导致整体实验装置成本高居不下
。
[0004]非功能型光纤传感器中光纤仅作为传输元件，传感元件由其他器件组成
。
其中有一种非功能型光纤传感器可以通过电读出的方式进行出传感检测，即光纤光电探测器
。
该类型光纤传感器主要应用于光功率探测传感，但外界环境检测不仅仅只有光强，还有折射率等其他因素，而且折射率检测是光纤传感器的重要一环
。
若光电探测器对环境折射率进行检测，由于折射率检测样品大多数为液体，并且电极金属层紧贴着光纤，所以在检测过程中折射率液体会直接与电极金属层接触，对电信号读出产生干扰，从而影响检测结果的准确性和稳定性
。
长时间进行检测还会导致电极金属层受到腐蚀
、
老化等损坏，损坏严重还可能导致传感器失效
。
[0005]同时光纤光电探测器需要转移敏感材料到光纤上，这是进行光电转换最为重要的一环，因此敏感材料的设计和选取是提高器件性能的一个主要方向
。
近年来，二维材料因为具有高电子迁移率
、
比表面积大
、
宽吸收光谱
、
带隙可调节和透明柔性等特点
,
逐渐引起广大研究人员的注意
。
将二维材料作为光纤光电探测器的敏感材料，比如石墨烯
、
二硫化钼
、
黑磷等，制备出的新型光纤光电传感器也是目前一个主流方向
。
[0006]因此针对上述传统光纤传感器存在光读出传感中光谱仪的必须性
、
电读出传感中应用的单一性以及二维材料优秀的属性，本技术提供一种基于表面等离子体共振的强度调制光纤光电传感器旨在解决上述问题以及进行性能优化
。

技术实现思路

[0007]本技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种强度调制光纤光电探测器，使光纤传感器能够直接通过电读出的方式来实现环境折射率的传感，并且具有更高的灵敏度
。
[0008]本技术采取的技术方案为：
[0009]本技术提供一种强度调制光纤光电探测器，所述光电探测器包括感光区
、
电转换区和柔性基底，所述感光区和电转换区设置在所述柔性基底上；
[0010]所述感光区用于检测环境折射率变化，从而产生光强变化，并将光进行强度调制后传输至电转换区；
[0011]所述电转换区包括基底模块和转换模块，所述基底模块用于接收调制后的光强并传递给所述转换模块；所述转换模块检测光强的变化，引起电流变化，实现电读出效果
。
[0012]感光区产生表面等离子体共振效应，用于检测环境折射率变化，将折射率变化转换为光强变化，进行强度调制，并将强度调制后的光传输给电转换区
。
而电转换区产生光电转化效应，将变化的光强转换为电信号变化，从而实现电读出传感效果，能够直接通过电读出检测到环境的光强变化，能够脱离传统光谱仪的分析，进而有利于实现光电探测器的小型化和可携带化，同时减少了生产的成本；另外采用同一根光纤来加工感光区和电转换区，使感光区和电转换区的光传输更紧密，提高光电探测器的灵敏度，同时还能减少加工的工艺流程，提高生产的效率
。
[0013]进一步的，所述感光区为等离子体共振侧边抛磨光纤传感器
。
利用侧边抛磨光纤传感器的特性来检测光的强度调制，提高光的强度调制的精度和效率
。
[0014]进一步的，所述等离子体共振侧边抛磨光纤传感器的抛磨区镀覆一层或多层金属介质，所述金属介质的厚度为
20nm
～
100nm。
优选的，所述金属介质为金
、
银
、
铜
、
铂
、
铝
、
锡
、
铁
、
铅
、
镁
、
锌
、
钼
、
钇
、
钨或钴的一种或多种，所述金属介质可进行更换，根据侧边抛磨光纤的原理，不同的金属介质与厚度对不同波长的入射光具有不同的调制效果，金属介质根据所检测的入射光的波长进行更换能够进一步的提高调制的精度和效率
。
[0015]进一步的，所述基底模块包括有光泄漏区，所述光泄漏区为拉锥形，当光传输到所述光泄漏区的锥腰区时发生光泄漏
。
[0016]进一步的，所述转换模块包括叉指电极和光电转换材质层；
[0017]所述叉指电极设置在所述柔性基底的表面上，设置于所述光泄漏区的锥腰区下方，且相对锥腰区对称设置；
[0018]所述光电转换材质层为拱形结构，所述光泄漏区的锥腰区设置在所述拱形结构内部，且与所述拱形结构的内壁贴合，所述拱形结构的两端分别连接所述叉指电极的两极
。
[0019]光电转换材质层与光泄漏区的锥腰区贴合，并且和柔性基底上的叉指电极形成一定的包裹结构，减少了外部环境对光泄漏区的影响，使从光泄漏区泄漏出的光能够尽可能的通过光电转换材质层，提高了光电转换的灵敏度和效率
。
[0020]进一步的，所述光电转换材质层包括根据拱形结构由内而外设置的石墨烯
‑
三硒化锆薄膜和
PMMA
薄膜
。PMMA
薄膜作为一层透明的介质材质，具有很好的透光性和贴合性，能够很好的形成所述拱形结构的外表面，对内部的石墨烯
‑
三硒化锆薄膜起到固定作用，同时不影响光电转换的效果
。
[0021]进一步的，所述光电转换材质层的厚度为
100nm<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种强度调制光纤光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括感光区
、
电转换区和柔性基底，所述感光区和电转换区设置在所述柔性基底上；所述感光区用于检测环境折射率变化，从而产生光强变化，并将光进行强度调制后传输至电转换区；所述电转换区包括基底模块和转换模块，所述基底模块用于接收调制后的光强并传递给所述转换模块；所述转换模块检测光强的变化，引起电流变化，实现电读出效果
。2.
根据权利要求1所述的一种强度调制光纤光电探测器，其特征在于，所述感光区为等离子体共振侧边抛磨光纤传感器
。3.
根据权利要求2所述的一种强度调制光纤光电探测器，其特征在于，所述等离子体共振侧边抛磨光纤传感器的抛磨区镀覆一层或多层金属介质，所述金属介质的厚度为
20nm
～
100nm。4.
根据权利要求1所述的一种强度调制光纤光电探测器，其特征在于，所述基底模块包括有光泄漏区，所述光泄漏区为拉锥形，当光传输到所述光泄漏区的锥腰区时发生光泄漏
。5.
根据权利要求4所述的一种强度调制光纤光电探测器，其特征在于，所述转换模块包括叉指电极和光电转换材质层；所述叉指电极设置在所述柔性基底的表面上，设置于所述光泄漏区...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗云瀚，黄俊华，胡诗琦，陈耀飞，陈雷，刘贵师，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：新型
国别省市：