[發(fā)明專利]一種雙芯光子晶體光纖SRP折射率傳感模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610057845.3
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105572078B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉云鳳;劉彬;何興道
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G02B6/02
• 代理公司: 南昌市平凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所36122
• 代理人: 張文杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光子晶體光纖傳感領(lǐng)域，尤其是涉及到光纖SPR傳感技術(shù)，具

體說是一種雙芯光子晶體光纖ＳＰＲ折射率傳感模型。

背景技術(shù)

表面等離子體共振（SPR）行為是一種物理光學(xué)現(xiàn)象，表述了金屬或者參雜半導(dǎo)體中表面等離子體（SPP）的共振現(xiàn)象，具有對附著在金屬表面電介質(zhì)的折射率變化非常敏感的特性，具有實(shí)時(shí)和快速檢測、無須標(biāo)記、耗樣量少等特點(diǎn)，因此在化學(xué)、生物、環(huán)境及醫(yī)藥等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景，成為近年來研究光學(xué)探測傳感技術(shù)新領(lǐng)域。

光纖SPR傳感領(lǐng)域隨著光子晶體光纖（PCF）的出現(xiàn)，其優(yōu)良特性如無截止單模特性、高雙折射、可控色散、高非線性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活可控等，受到了研究人員的廣泛關(guān)注，在SPR傳感領(lǐng)展現(xiàn)出了巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

國家專利局于2012年7月以公開號為CN 102590148 A公開了“一種易于實(shí)現(xiàn)相位匹配的光子晶體光纖SPR傳感模型”的發(fā)明專利申請。該發(fā)明專利申請采用纖芯包層結(jié)構(gòu)，材料為石英玻璃，纖芯中心設(shè)有纖芯空氣孔，包層中設(shè)有六個(gè)呈正六邊形排列的包層空氣孔，其中兩個(gè)位置中心對稱的包層空氣孔內(nèi)表面鍍有金膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模地，較好地解決了傳統(tǒng)光纖中纖芯與SPP模式相位匹配問題。但是，在實(shí)際運(yùn)用中，該光子晶體光纖基礎(chǔ)纖芯模式與高階SPP模式耦合會引起多個(gè)共振峰，由于高階SPP模式的干擾，在實(shí)際測量中需要先進(jìn)行模式辨別，找出所需測量共振峰再得出折射率，對于介質(zhì)折射率變化的傳感，這不僅使的傳感過程較復(fù)雜還降低了傳感效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足或缺陷，提供一種雙芯光子晶體光纖ＳＰＲ折射率傳感模型。該模型采用雙芯和橢圓檢測孔結(jié)構(gòu)，有效地解決了高階SPP模式對測量共振峰的影響，并且具有高線性傳感和高靈敏度的特性。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種雙芯光子晶體光纖ＳＰＲ折射率傳感模型，其橫截面為圓形，包括基底、纖芯和包層空氣孔，纖芯周圍為包層空氣孔，其特征在于，所述的纖芯設(shè)置為右側(cè)纖芯和左側(cè)纖芯；所述的右側(cè)纖芯為實(shí)心基底材料；所述的左側(cè)纖芯包括銀膜、檢測孔。

基底和右側(cè)纖芯的材料為二氧化硅，其折射率為1.45。

包層空氣孔以正六邊形周期排列，包層空氣孔相鄰間距為2um，包層空氣孔直徑為1um。

檢測孔為橢圓形，檢測孔長軸為1.6um，短軸尺寸為1.18um，檢測孔用于放置待測溶液。

所述銀膜厚度為40nm。

采用以上結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：采用雙芯和橢圓檢測孔SPR折射率傳感結(jié)構(gòu)，在一定折射率范圍內(nèi)過濾高階SPP模式，確定傳感共振波峰不需要模式辨別，可以達(dá)到高線性和高靈敏度傳感，對于折射率動態(tài)變化的溶液可實(shí)時(shí)監(jiān)測，大大提高傳感效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種雙芯光子晶體光纖ＳＰＲ折射率傳感模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種雙芯光子晶體光纖ＳＰＲ折射率傳感模型傳感特性曲線；

圖3是待測溶液折射率為1.45時(shí)在900nm-1800nm波段出現(xiàn)的各SPP模式與右側(cè)纖芯模式色散曲線；

圖4是待測溶液折射率為1.50時(shí)在900nm-1800nm波段出現(xiàn)的各SPP模式與右側(cè)纖芯模式色散曲線；

圖中：1.基底，2.包層空氣孔，3.右側(cè)纖芯，4.左側(cè)纖芯，5.銀膜，6.檢測孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

一種雙芯光子晶體光纖ＳＰＲ折射率傳感模型，其橫截面為圓形，包括基底1、纖芯和包層空氣孔2，纖芯周圍為包層空氣孔2，其特征在于，所述的纖芯設(shè)置為右側(cè)纖芯3和左側(cè)纖芯4；所述的右側(cè)纖芯3為實(shí)心基底材料；所述的左側(cè)纖芯4包括銀膜5、檢測孔6。

所述基底1和右側(cè)纖芯3的材料為二氧化硅，其折射率為1.45。

所述包層空氣孔2以正六邊形周期排列，相鄰間距為2um，包層空氣孔2直徑為1um。

所述檢測孔6為橢圓形，檢測孔6長軸為1.6um，短軸尺寸為1.18um，檢測孔6用于放置待測溶液。

所述銀膜5厚度為40nm。