[發明專利]光纖包層表面Bragg光柵生化傳感器及其制作方法

在審

• 申請號: 201510691314.5
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN105403535A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 羅彬彬;石勝輝;趙明富;鐘年丙;肖漢光;陳立功;鄒雪;張建強;白軍;周登義
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01K11/32;G01D21/02
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

1.光纖包層表面Bragg光柵生化傳感器，包括光纖纖芯(3)和包裹光纖纖芯(3)的光纖包層(2)，其特征在于：所述光纖纖芯(3)的前段設置長周期光纖光柵(4)，在光纖包層(2)的中段外表面設置光纖包層表面Bragg光柵(5)，該光纖包層表面Bragg光柵(5)由若干條線狀溝槽構成或者由若干個點狀凹槽構成；所述線狀溝槽或點狀凹槽沿光纖的軸向呈現周期性的分布；所述線狀溝槽的槽道沿光纖圓周方向分布；在長周期光纖光柵(4)后方的光纖纖芯(3)上設置有光纖Bragg光柵(6)。

2.根據權利要求1所述的光纖包層表面Bragg光柵生化傳感器，其特征在于：所述光纖包層表面Bragg光柵(5)的表面吸附有硅烷層(7)，其余光纖包層的外表面涂覆有光纖保護涂覆層(1)；所述硅烷層(7)的表面固定有適體層(8)，該適體層(8)對目標生物分子或待測化學成分具有選擇性吸收或敏感的特性。

3.根據權利要求1或2所述的光纖包層表面Bragg光柵生化傳感器，其特征在于：點狀凹槽或線狀溝槽的槽深度<0.5μm，槽寬度小于光纖包層表面Bragg光柵(5)周期的一半，光纖包層表面Bragg光柵(5)的長度在10mm～20mm之間；長周期光纖光柵(4)在1500nm～1600nm之間具有帶寬為>10nm的諧振損耗峰；光纖包層表面Bragg光柵(5)的某個高階包層模的諧振峰處于長周期光纖光柵(4)在1500nm～1600nm之間的諧振中心波長的附近；光纖Bragg光柵(6)的諧振峰處于長周期光纖光柵(4)的諧振帶外。

4.根據權利要求3所述的光纖包層表面Bragg光柵生化傳感器，其特征在于：當光纖包層表面Bragg光柵(5)由若干條相互平行的具有周期性的線狀溝槽構成時，線狀溝槽槽道的長度在光纖包層橫截面周長的1/4～1之間。

5.根據權利要求4所述的光纖包層表面Bragg光柵生化傳感器，其特征在于：在適體層(8)外設置有保護套(9)，該保護套(9)上設置有分子孔篩。

6.光纖包層表面Bragg光柵生化傳感器制作方法，其特征在于：包括如下步驟：

第一步：取一根單模裸光纖，該單模裸光纖只具有光纖纖芯(3)以及包裹光纖纖芯(3)的光纖包層(2)；該單模裸光纖經過載氫處理；

第二步：制作長周期光纖光柵(4)：采用紫外光通過振幅掩膜板曝光方法在光纖纖芯(3)的前段寫入長周期光纖光柵(4)；

第三步：制作光纖Bragg光柵(6)：用雙頻Ar⁺激光器作為光源，使用相位掩膜法，在長周期光纖光柵(4)后方的光纖纖芯(3)上制作光纖Bragg光柵；

第四步：制作光纖包層表面Bragg光柵(5)：用飛秒激光器(11)發射激光脈沖，電子開關(12)控制光路的通斷，通過衰減可控的半波片(13)和格蘭氏棱鏡(14)形成線偏振光，再用光束分束片(15)對光束進行分束，最后通過倒置的顯微物鏡(16)將激光光束聚焦到光纖包層(2)的中段的外表面，逐點寫入若干個點狀凹槽或者逐線寫入若干條線狀溝槽；所述線狀溝槽或點狀凹槽沿光纖的軸向呈現周期性的分布；所述線狀溝槽的槽道沿光纖圓周方向分布，所有線狀溝槽的軸對稱線在一條直線上，且該直線與光纖中心軸平行；所有點狀凹槽的中心點位于一條直線上，且該直線與光纖中心軸平行；

第五步：使用光纖涂覆機，在光纖包層(2)的前段和后段表面上涂覆上一層多聚物光纖保護涂覆層(1)；

第六步：使用濃度為5％～8％的硝酸清潔光纖表面，利用硅烷偶聯劑溶液對光纖包層中段的外表面進行硅烷化處理，在其外表面形成硅烷層(7)；

第七步：在硅烷層(7)的表面固定適體層(8)，該適體層(8)對目標生物分子或待測化學成分具有選擇性吸收或敏感的特性。

7.根據權利要求6所述的光纖包層表面Bragg光柵生化傳感器制作方法，其特征在于：點狀凹槽或線狀溝槽的槽深度<0.5μm，槽寬度小于光纖包層表面Bragg光柵(5)周期的一半，光纖包層表面Bragg光柵(5)的長度在10mm～20mm之間；長周期光纖光柵(4)在1500nm～1600nm之間具有帶寬為>10nm的諧振損耗峰；光纖包層表面Bragg光柵(5)的某個高階包層模的諧振峰處于長周期光纖光柵(4)在1500nm～1600nm之間的諧振中心波長的附近；光纖Bragg光柵(6)的諧振峰處于長周期光纖光柵(4)的諧振帶外。