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原文传递一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器

专利名称：	一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器
摘要：	本发明公开了一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器，由光源(1)、输入光纤(2)、光纤分束器(3)、空间相位板(4)、扇入系统(5)、多芯少模光纤(6)、扇出系统(7)和光谱仪(8)组成；多芯少模光纤(6)包括包层(61)、纤芯(62)、纤芯(62)周围六边形排布的气孔(63)；每条纤芯(62)的凹槽表面和周围的气孔(63)内壁上沉积nm量级的纳米金属结构(64)，每条纤芯(62)上涂覆敏感膜(65)；纳米金属结构(64)、敏感膜(65)和待测物质组成SPR传感区。与传统的基模激发方式相比，本发明结合了多芯少模光纤和LSPR的优点，利用高阶模式激发LSPR现象，提升了传感器的灵敏度，且通过LSPR传感器可以获得多路独立的传感光谱。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	贾大功;肖士妍;张红霞;刘铁根;聂安然
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910474997.7
公开号：	CN110208220A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人：	李素兰
分类号：	G01N21/552(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器，其特征在于，该传感器结构由光源(1)、输入光纤(2)、光纤分束器(3)、空间相位板(4)、扇入系统(5)、多芯少模光纤(6)、扇出系统(7)和光谱仪(8)组成；光源(1)的输出端连接至输入光纤(2)的输入端，输入光纤(2)的输出端连接至光纤分束器(3)的输入端，光纤分束器(3)的多个输出端与扇入系统(5)之间加入空间相位板(4)，扇入系统(5)将高阶模式耦合进多芯少模光纤(6)的每条纤芯，扇出系统(7)与多芯少模光纤(6)的另一端相连，传输LSPR传感光谱到光谱仪(7)；其中：所述光源(1)为光谱宽度400nm-2000nm的超连续谱光源，用于激发LSPR现象；所述输入光纤(2)用于传输光源发出的超连续光谱；所述光纤分束器(3)用于将输入光纤的光分为多束；所述空间相位板(4)用来调控输入多芯少模光纤的光场模式；所述扇入系统(5)用于将高阶模式耦合进多芯少模光纤内；所述多芯少模光纤(6)用于感知待测分析物折射率的变化，激发LSPR现象；所述扇出系统(7)用于传输LSPR传感光谱；所述光谱仪(8)用于接收、显示并记录LSPR的传感光谱。 2.如权利要求1所述的一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述多芯少模光纤(6)包括包层(61)、纤芯(62)以及纤芯(62)周围六边形排布的气孔(63)。 3.如权利要求2所述的一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述每条纤芯(62)的凹槽表面和周围的气孔(63)内壁上沉积nm量级的纳米金属结构(64)，每条纤芯(64)涂覆敏感膜。 4.如权利要求3所述的一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述纳米金属结构(64)、敏感膜(65)和待测物质组成SPR传感区，敏感膜(65)位于纳米金属结构(64)周围，待测物质直接填充至传感凹槽里。 5.如权利要求3所述的一种多芯少模光纤局域表面等离子体共振传感器，其特征在于，纳米金属结构材料为金、银或可以激发LSPR的任意一种金属，粒子尺寸为纳米量级。 6.如权利要求3所述的一种多芯少模光纤LSPR传感器，其特征在于，所述敏感膜(65)根据所述待测分析物的种类而选择地涂覆在不同纤芯，膜厚度为纳米量。 7.一种多芯少膜光纤的制作工艺方法，其特征在于，该方法包括以下流程：在纤芯(62)周围沉积nm量级大小的Ag纳米颗粒，然后在上面沉积GCNT/PMMA纳米复合材料作为CH4探测通道；在纤芯2周围六边形排布的空气孔内沉积Ag纳米颗粒，接着再镀一层氧化铟锡，最后在上面沉积壳聚糖/吡咯复合水凝胶来探测Pb2+；纤芯(62)周围的气孔和纤芯(62)凹槽内沉积金纳米颗粒，然后再镀PVA薄膜，作为湿度探测通道；在纤芯(62)外围先沉积纳米金属颗粒，在其上沉积一层热光高分子材料用于感知温度变化。
所属类别：	发明专利