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原文传递一种使用双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器

专利名称：	一种使用双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器
摘要：	本发明公开了一种使用双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，包括基底材料，包层空气孔，金属膜，待测分析物液体及完美匹配层。基底材料为石英；包层空气孔由呈上下五层平行排列的25个空气孔和位于光纤圆心下方的1个大空气孔组成。本发明在D型光纤的抛光面上沉积了一层金膜，用作表面等离子体共振效应发生的诱导材料；最外层是液体分析物，传感器使用时要求将光纤全部浸没在待测分析物里。在具体的实施操作中，本传感器即可以使用两个损耗峰来检测待测分析物，也可以针对具体的实验条件和应用需求来灵活选取不同类型的光谱探测器、或者从两个损耗峰中来任意选取其中的一个单峰来进行检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	燕山大学
发明人：	李建设;孟潇剑;李曙光;郭英;卢辉斌;程同蕾;张树桓
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910630093.9
公开号：	CN110376161A
代理机构：	北京孚睿湾知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘翠芹
分类号：	G01N21/41(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	066004 河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号
主权项：	1.一种双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：其包括基底材料、包层空气孔、金膜、待测分析物液体及完美匹配层；所述包层空气孔包括内部空气孔和设置在所述内部空气孔外围的五层空气孔，所述内部空气孔位于光纤圆心的下方，所述内部空气孔的孔径大于五层空气孔的孔径，所述五层空气孔包括第一层空气孔、第二层空气孔、第三层空气孔、第四层空气孔以及第五层空气孔，其中第二层空气孔、第三层空气孔、第四层空气孔以及第五层空气孔的孔径相等并且大于第一层空气孔的孔径，所述第一层空气孔包括七个空气孔，其中间位置的空气孔的圆心与光纤圆心以及内部空气孔的圆心位于同一条竖直直线上，第一层空气孔的七个空气孔的圆心在一条水平直线上；所述第一层空气孔中间位置的空气孔的设置在于为光能量从光纤圆心向金属和待测分析物溶液泄露时提供两个泄漏通道；第二层空气孔设置有六个空气孔，第三层空气孔、第四层空气孔以及第五层空气孔分别设置有四个空气孔，第二层空气孔、第三层空气孔、第四层空气孔以及第五层空气孔的各自空气孔的圆心均分别在一条水平直线上，第二层空气孔、第三层空气孔、第四层空气孔以及第五层空气孔最外层的空气孔的圆心依次连接后为一个正六边形的一半；第二层空气孔、第三层空气孔、第四层空气孔以及第五层空气孔的空气孔的设置用来调节控制包层和纤芯的相对折射率差异，从而限定光在纤芯内按照全内反射原理进行传导；所述内部空气孔的设置用于阻止光从纤芯往下泄露并促使光向金属和待测分析物方向转移；所述光纤的抛光面上设置有一层金膜，所述金膜为表面等离子体共振效应发生提供诱导；使用时，光纤浸没在待测分析物液体里，所述完美匹配层位于待测分析物液体的外面，其为在对光纤进行性能仿真时所添加的计算边界。 2.根据权利要求1所述的双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：所述光纤的基底材料为二氧化硅。 3.根据权利要求1所述的双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：所述第一层空气孔的中心空气孔的圆心距所述光纤的圆心距离为1.5μm，所述内部空气孔的圆心距所述光纤的圆心距离为2μm。 4.根据权利要求1所述的双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：所述第一层空气孔的半径ra为0.5μm，所述内部空气孔的半径rc为1.5μm，其余的空气孔半径rb为0.8μm。 5.根据权利要求1所述的双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：所述金膜的材料为金，所述金膜的厚度t为40nm。 6.根据权利要求5所述的双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：所述金膜的下边缘距所述光纤圆心的距离d为3μm。 7.根据权利要求1所述的双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：所述第一层空气孔中间位置的空气孔的圆心与其相邻的两个空气孔的圆心之间的间距∧2为2μm，其余相邻的任意两个空气孔的圆心之间的间距∧1均为1.5μm。 8.根据权利要求1所述的双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：所述第二层空气孔至第五层空气孔中的最外层的空气孔的圆心的连线形成一个正六边形的一半，所述第二层空气孔至第五层空气孔中的次外层的空气孔的圆心的连线同样形成一个正六边形的一半，相邻的三个空气孔分布均呈正三角形晶格结构，且相邻的两个空气孔之间的间距∧3均为2μm。 9.根据权利要求1所述的双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：位于第二层六个空气孔中的左数第三个空气孔与该层中的左数第二个空气孔以及第三层中的左数第二个空气孔的圆心组成一个正三角形晶格结构，位于第二层六个空气孔中的左数第四个空气孔与该层中的左数第五个空气孔以及第三层中的左数第三个空气孔的圆心组成一个正三角形晶格结构。 10.根据权利要求1所述的双损耗峰检测的D型光子晶体光纤折射率传感器，其特征在于：所述待测分析物液体的折射率分析范围为1.377～1.385。
所属类别：	发明专利