[發(fā)明專利]光子晶體光纖局域表面等離子共振傳感器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310141218.4
• 申請(qǐng)日: 2013-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103245638A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸穎;郝叢靜;姚建銓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/55
• 分類號(hào): G01N21/55;G01N21/41
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

1.一種光子晶體光纖局域表面等離子共振傳感器，其特征是，在光子晶體光纖中填充一種復(fù)合金屬納米材料，該復(fù)合金屬納米材料由50納米厚的銀層/200納米厚的熔融石英層/半徑50納米的銀柱這樣一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這種復(fù)合金屬納米材料隨著待測(cè)液體填充到光子晶體光纖的空氣孔中，當(dāng)寬譜光源或單色光源的光入射到光子晶體光纖中，因金屬內(nèi)部自由電子的協(xié)同振蕩而產(chǎn)生局域表面等離子體共振，該復(fù)合金屬納米材料結(jié)構(gòu)表面的局域電磁場(chǎng)被極大增強(qiáng)，展現(xiàn)出強(qiáng)烈的局域表面等離子體共振吸收，當(dāng)待測(cè)液體的折射率發(fā)生改變時(shí)，通過(guò)探測(cè)輸出光譜的變化或者光強(qiáng)變化達(dá)到檢測(cè)待測(cè)液體的動(dòng)態(tài)變化信息目的。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖局域表面等離子共振傳感器，其特征是，復(fù)合結(jié)構(gòu)整體為一個(gè)圓柱體，中心為50納米銀柱，依次再鍍上200納米厚度的熔融石英層和50納米的銀層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖局域表面等離子共振傳感器，其特征是，采用高功率超連續(xù)譜光纖激光器作為寬譜光源，其出射的光耦合至單模光纖中，再經(jīng)過(guò)耦合器按光功率均分為兩路，兩路的光子晶體光纖中均填充摻有復(fù)合金屬納米材料的水溶液，但是水溶液的折射率不同，其中一路光子晶體光纖中的溶液的折射率為1.33，作為參考信號(hào)光路，另一路中的待測(cè)液體的折射率可變，作為探測(cè)光信號(hào)光路，最后利用寬譜光譜儀接收兩條光路的光信號(hào)，在光譜儀的顯示屏上即會(huì)顯示兩條具有不同共振峰位置的光譜，最后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖局域表面等離子共振傳感器，其特征是，所述的光子晶體光纖的背景材料是熔融石英或聚合物材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖局域表面等離子共振傳感器，其特征是，所述的復(fù)合金屬納米材料為：50納米厚的銀層/200納米厚的中間介質(zhì)層/半徑50納米的銀柱，中間介質(zhì)層的材料與光子晶體光纖的背景材料一致，金屬殼選擇金或銀，其介質(zhì)層厚度及銀層厚度均可以改變。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖局域表面等離子共振傳感器，其特征是，所述的探測(cè)光信號(hào)光路的構(gòu)成為：復(fù)合金屬納米材料與被測(cè)水溶液一起填充到光子晶體光纖中，填充的復(fù)合金屬納米材料的濃度相同，但填充的水溶液的折射率不同。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖局域表面等離子共振傳感器，其特征是，當(dāng)入射光子頻率與金屬自由電子的集體振蕩頻率發(fā)生共振產(chǎn)生共振損耗峰，則限制損耗：

α_loss＝10lge·α＝4.343α＝8.686k₀Im(n_eff)

式中：α＝2k₀Im(n_eff)表示衰減系數(shù)，k₀＝2π/λ，λ為入射光波長(zhǎng)，n_eff為基模的有效折射率，Im表示取n_eff的虛部。