[發明專利]基于飛秒激光刻寫的長周期光纖光柵的葡萄糖濃度檢測方法

在審

• 申請號: 201711323418.6
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108051377A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 董明利;劉小龍;祝連慶;婁小平;張雯;何巍;陳少華
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 北京律恒立業知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 顧珊;龐立巖

1.一種基于飛秒激光刻寫的長周期光纖光柵的葡萄糖濃度檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：利用飛秒激光器的飛秒激光在單模光纖上逐點刻寫長周期光纖光柵；

步驟二：在刻寫好的長周期光纖光柵上分別滴上不同濃度的葡萄糖溶液；

步驟三：采用寬帶光源作為光源，當寬帶光源進入長周期光纖光柵時，長周期光纖光柵由于結構的原因會產生透射譜，光譜儀采集并分析所述長周期光纖光柵的透射譜，從而實現葡萄糖濃度的測量。

2.根據權利要求1所述的葡萄糖濃度檢測方法，其特征在于，在步驟一中，所述飛秒激光中心波長為800nm，脈沖寬度為200fs，最大能量為4μJ，脈沖重復頻率為250kHz，調整激光可刻寫出不同的長周期光纖光柵。

3.根據權利要求1或2所述的葡萄糖濃度檢測方法，其特征在于，所述飛秒激光采用美國IMRA公司Femtolite系列激光器。

4.根據權利要求1所述的葡萄糖濃度檢測方法，其特征在于，在步驟一中，所述長周期光纖光柵可通過設置光纖的曝光時間和移動速度來改變周期和光柵長度。

5.根據權利要求1所述的葡萄糖濃度檢測方法，其特征在于，在步驟一中，所述單模光纖采用美國康寧SMF28單模光纖。

6.根據權利要求1所述的葡萄糖濃度檢測方法，其特征在于，在步驟三中，所述光譜儀測量的波長1200～2400nm，分辨率可以到0.05nm。

7.根據權利要求1所述的葡萄糖濃度檢測方法，其特征在于，在步驟三中，所述光譜儀采用YOKOGAWA光譜分析儀，型號為AQ6375。

8.根據權利要求1所述的葡萄糖濃度檢測方法，其特征在于，在步驟三中，根據所述長周期光纖光柵的透射譜圖得出葡萄糖濃度的具體過程如下：

長周期光纖光柵對于外界環境折射率的變化非常敏感，由長周期光纖光柵的波長耦合公式可知：

λ r e s = ( n c o - n e f f c l ) Λ - - - ( 1 ) ]]>

長周期光纖光柵的諧振波長取決于式中的纖芯有效折射率，包層模有效折射率和光柵的周期，在恒溫的條件下，纖芯的有效折射率和光柵的周期基本不變，而包層的有效折射率卻會隨著外界環境物質的變化而發生顯著的改變，所以長周期光纖光柵的諧振波長便與其所處的環境物質的折射率有某種對應關系，本發明通過檢測長周期光纖光柵的諧振波長的漂移便能測算出環境折射率的變化；

諧振波長與折射率的關系可以用折射率靈敏度來表示為：

K n = dλ r e s dn 3 = - ∂ ( β c o - β 1 v c l ) ∂ n 3 ∂ ( β c o - β 1 v c l ) ∂ λ - - - ( 2 ) ]]>

具體可化為：

K n = dλ r e s dn 3 = γ Λ ∂ ( n e f f c o - n 1 v c l ) ∂ n 3 - - - ( 3 ) ]]>