【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学传感，具体涉及一种折射率传感的损失模式共振的光子晶体光纤传感器，具体为基于损失模式共振的簇形光子晶体光纤传感器。
技术介绍
1、光纤传感器在石油和天然气勘探、航空航天和健康监测、交通运输、医药化工、安防、智能城市和物联网系统等多个领域都相继得到了广泛应用。随着应用领域的拓展以及实际应用场景的需要，光纤传感器的性能要求也随之提高。光纤传感器可以分为光纤干涉仪、光纤谐振腔、光纤光栅以及模式共振等类型，其基本原理都是通过待测介质对传输模式的传输常数来进行调制。其中模式共振型的光纤传感器将大量光耦合到光纤上的薄膜层中来增强倏逝场，实现对微小折射率变化的实时监测，传感精度较高。
2、当波导层传播常数与高折射率的薄膜层传播常数接近、且薄膜中的损耗模场与波导中的模场存在大量重叠时，波导内的光会大量耦合至高折射率薄膜，使得波导的能量大量损耗，从而最后透射光谱中会出现明显的损耗波谷，此即为损失模式共振(lmr)。与表面等离子体共振效应(spr)的产生不同的是，lmr是因为光纤中的纤芯基模向薄膜中的损耗模式转变产生的。对于折射率不超过衬底折射率的薄膜，每对模式都以相似的波长在薄膜中传输。lmr对薄膜的折射率和厚度以及周围环境介质的折射率很敏感。因此，我们可以通过分析模式的有效折射率变化来分析lmr现象。lmr传感是一种新型的传感原理，其有很好的应用前景，但对其相关的传感性能研究还不怎么充分。除了对折射率变化有着较高的灵敏度以外，lmr传感器还可以在不需对样品进行标记和处理的前提条件下，直接地监测到表面物质分子间的相互作
3、目前，基于pcf的传感器有对pcf进行侧抛使之截面形成“d”形，以及在传感面引入圆形凹槽等结构设计。但这些都需要对pcf进行另外的加工操作，增加了实际实验的操作难度。
4、因此，针对上述问题，予以进一步改进。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供基于损失模式共振效应的簇形光子晶体光纤传感器，利用光子晶体光纤本身的结构特性，结合金属氧化物薄膜和石墨烯层来实现lmr，用光纤纤芯代替传统的耦合棱镜来设计基于lmr的光纤传感器，在光纤传感区域沉积一定厚度的金属氧化物薄膜，增强损失共振效应使得传感器对分析物质的变化更加敏感。通过设计薄膜厚度以及空气孔的结构以此来达到提高折射率传感灵敏度的目的。
2、为达到以上目的，本专利技术提供一种基于损失模式共振效应的簇形光子晶体光纤传感器，根据横截面由外至内依次设有完美匹配层、分析物样品层、石墨烯层、ito层和光子晶体光纤层，其中：
3、在光子晶体光纤层中，通过空气孔结构的可控性，对内部空气孔的形状和位置进行改变调整，以形成周期性呈规则六边形状排列的簇形空气孔结构，从而把光限制在纤芯内传播并产生损耗；
4、对于完美匹配层，用于吸收反射的倏逝场；
5、通过ito层作为激发lmr的薄膜，石墨烯层用于与ito层交换电荷和能量，从而增强电场；调节合适的ito层的膜厚以及折射率，从而通过监测共振波长的位置来进行不同的折射率传感，以实现外界物质的识别。
6、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，光子晶体光纤层被ito层包围，ito层被石墨烯层包围，石墨烯层被分析物样品层包围，分析物样品层被完美匹配层包围。
7、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，对于簇形空气孔结构，横截面由垂直方向和水平方向均对称的六组簇形空气孔，每组簇形空气孔设有若干空气孔。
8、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，分析物样品层、石墨烯层、ito层和光子晶体光纤层构成纤芯。
9、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，各个空气孔的直径相同。
10、本专利技术的有益效果为：
11、本专利技术所述传感器为损失模式共振的“簇形”光子晶体光纤折射率传感器，其结构包含纤芯、包覆于纤芯外部的完美匹配层，周期性排列的“簇形”空气孔，涂有金属氧化物薄膜和石墨烯层的闭环通道和待测分析介质。本专利技术传输信号安全，稳定性较好，易于制备。通过利用镀膜金属氧化物的损失模式共振效应作为折射率传感机制，设计光子晶体光纤的空气孔排列来实现折射率检测。
12、与普通的空气孔周期性排列的结构不同，本专利技术说设计的结构中只含有一种直径的空气孔，且空气孔呈规则“簇形”排列，可有效地将纤芯基模限制在纤芯内，避免了多种直径空气孔设计的复杂性，结构简单易操作。可以根据损耗峰值的大小来评估传感器测量结果的可信度，并且可以根据共振波长的位置来判断分析物的折射率大小，以及根据波长的偏移量来评估传感器的灵敏度。
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1.一种基于损失模式共振效应的簇形光子晶体光纤传感器，其特征在于，根据横截面由外至内依次设有完美匹配层、分析物样品层、石墨烯层、ITO层和光子晶体光纤层，其中：
2.根据权利要求1所述的一种基于损失模式共振效应的簇形光子晶体光纤传感器，其特征在于，光子晶体光纤层被ITO层包围，ITO层被石墨烯层包围，石墨烯层被分析物样品层包围，分析物样品层被完美匹配层包围。
3.根据权利要求2所述的一种基于损失模式共振效应的簇形光子晶体光纤传感器，其特征在于，对于簇形空气孔结构，横截面由垂直方向和水平方向均对称的六组簇形空气孔，每组簇形空气孔设有若干空气孔。
4.根据权利要求3所述的一种基于损失模式共振效应的簇形光子晶体光纤传感器，其特征在于，分析物样品层、石墨烯层、ITO层和光子晶体光纤层构成纤芯。
5.根据权利要求3所述的一种基于损失模式共振效应的簇形光子晶体光纤传感器，其特征在于，各个空气孔的直径相同。
【技术特征摘要】
1.一种基于损失模式共振效应的簇形光子晶体光纤传感器，其特征在于，根据横截面由外至内依次设有完美匹配层、分析物样品层、石墨烯层、ito层和光子晶体光纤层，其中：
2.根据权利要求1所述的一种基于损失模式共振效应的簇形光子晶体光纤传感器，其特征在于，光子晶体光纤层被ito层包围，ito层被石墨烯层包围，石墨烯层被分析物样品层包围，分析物样品层被完美匹配层包围。
3.根据权利要求2所述的一种基于损失模式...
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