一種雙芯光子晶體光纖srp折射率傳感模型的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光子晶體光纖傳感領域，尤其是涉及到光纖SPR傳感技術，具體說是一種雙芯光子晶體光纖S P R折射率傳感模型。
【背景技術】
[0002]表面等離子體共振(SPR)行為是一種物理光學現象，表述了金屬或者參雜半導體中表面等離子體(SPP)的共振現象，具有對附著在金屬表面電介質的折射率變化非常敏感的特性，具有實時和快速檢測、無須標記、耗樣量少等特點，因此在化學、生物、環境及醫藥等領域具有非常廣闊的應用前景，成為近年來研究光學探測傳感技術新領域。
[0003]光纖SPR傳感領域隨著光子晶體光纖(PCF)的出現，其優良特性如無截止單模特性、高雙折射、可控色散、高非線性、結構設計靈活可控等，受到了研究人員的廣泛關注，在SPR傳感領展現出了巨大的潛在應用價值。
[0004]國家專利局于2012年7月以公開號為CN 102590148 A公開了 “一種易于實現相位匹配的光子晶體光纖SPR傳感模型”的發明專利申請。該發明專利申請采用纖芯包層結構，材料為石英玻璃，纖芯中心設有纖芯空氣孔，包層中設有六個呈正六邊形排列的包層空氣孔，其中兩個位置中心對稱的包層空氣孔內表面鍍有金膜的內部結構模地，較好地解決了傳統光纖中纖芯與SPP模式相位匹配問題。但是，在實際運用中，該光子晶體光纖基礎纖芯模式與高階SPP模式耦合會引起多個共振峰，由于高階SPP模式的干擾，在實際測量中需要先進行模式辨別，找出所需測量共振峰再得出折射率，對于介質折射率變化的傳感，這不僅使的傳感過程較復雜還降低了傳感效率。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是，針對上述現有技術存在的不足或缺陷，提供一種雙芯光子晶體光纖S P R折射率傳感模型。該模型采用雙芯和橢圓檢測孔結構，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。
[0006]本發明的技術解決方案是:
一種雙芯光子晶體光纖S P R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，所述的纖芯設置為右側纖芯和左側纖芯；所述的右側纖芯為實心基底材料;所述的左側纖芯包括銀膜、檢測孔。
[0007]基底和右側纖芯的材料為二氧化硅，其折射率為1.45。
[0008]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Ium0
[0009]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。
[0010]所述銀膜厚度為40nmo
[0011]采用以上結構后，與現有技術相比，本發明的優點是:采用雙芯和橢圓檢測孔SPR折射率傳感結構，在一定折射率范圍內過濾高階SPP模式，確定傳感共振波峰不需要模式辨另Ij，可以達到高線性和高靈敏度傳感，對于折射率動態變化的溶液可實時監測，大大提高傳感效率。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明一種雙芯光子晶體光纖SP R折射率傳感模型內部結構示意圖；
圖2是本發明一種雙芯光子晶體光纖S P R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時在90011111-180011111波段出現的各5??模式與右側纖芯模式色散曲線；
圖4是待測溶液折射率為1.50時在900nm-1800nm波段出現的各SPP模式與右側纖芯模式色散曲線；
圖中:1.基底，2.包層空氣孔，3.右側纖芯，4.左側纖芯，5.銀膜，6.檢測孔。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明:
一種雙芯光子晶體光纖S P R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，所述的纖芯設置為右側纖芯3和左側纖芯4;所述的右側纖芯3為實心基底材料;所述的左側纖芯4包括銀膜5、檢測孔6。
[0014]所述基底I和右側纖芯3的材料為二氧化硅，其折射率為1.45。
[0015]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Ium0
[0016]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。
[0017]所述銀膜5厚度為40nmo
[0018]本發明采用的雙芯和橢圓側芯的光子晶體光纖的SPR折射率傳感模型，利用右側纖芯3基膜與左側纖芯4中的SPP模式耦合，在相位匹配條件下達到共振耦合，局域在右側纖芯3的光被左側纖芯4中的銀膜5大量吸收，傳輸損耗達到峰值。利用共振波長對金屬表面介質折射率變化非常敏感這一特性實現對介質折射率的檢測。傳感特性曲線如圖2所示，在待測孔6中溶液折射率為1.45-1.50范圍內，具有超高線性特性，靈敏度達到10412nm/RIU。
[0019]檢測孔6為橢圓形能有效過濾高階SPP模式，如圖3和圖4所示，分別代表了900nm-1800nm波段內，待測孔6中溶液折射率為1.45和1.5時出現的所有左側纖芯4中SPP模式以及和右側纖芯3基膜色散曲線，當SPP模式與基膜色散相同時為相位匹配點，結合圖3與圖4可得出在1112.37nm-1376.35nm波段以及1387.4nm- 1633.75nm波段內只存在所需要測量的SPPl模式。所對應折射率范圍為1.45-1.472和1.474-1.5，在該折射率范圍內進行SPR傳感時無需進行模式分辨，可以有效的簡化傳感步驟。
[0020]本發明的一種雙芯光子晶體光纖SP R折射率傳感模型，采用金屬銀作為激發表面等離子體金屬，靈敏度可達到10412nm/RIU，在1.45-1.50折射率范圍內具有超高線性特性，檢測孔為橢圓形狀在一定折射率范圍內實現無需模式辨別直接測量共振峰得到對于折射率，大大簡化了傳感步驟，增加傳感效率。所得到的這一特性對未來光子晶體光纖傳感領域具有良好的應用價值。
[0021]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，則應當視為屬于本發明所提交的權利要求書確定的保護范圍。
【主權項】
1.一種雙芯光子晶體光纖SP R折射率傳感模型，其橫截面為圓形，包括基底(I)、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，所述的纖芯設置為右側纖芯(3)和左側纖芯(4);所述的右側纖芯(3)為實心基底材料；所述的左側纖芯(4)包括銀膜(5)、檢測孔(6)。2.如權利要求1所述的一種雙芯光子晶體光纖SP R折射率傳感模型，其特征在于，所述的基底(I)和右側纖芯(3 )的材料為二氧化硅，其折射率為1.45。3.如權利要求1所述的一種雙芯光子晶體光纖SP R折射率傳感模型，其特征在于，所述的包層空氣孔(2)以正六邊形周期排列，包層空氣孔(2)相鄰間距為2um，包層空氣孔(2)直徑為Ium04.如權利要求1所述的一種雙芯光子晶體光纖SP R折射率傳感模型，其特征在于，所述的檢測孔(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。5.如權利要求1所述的一種雙芯光子晶體光纖SP R折射率傳感模型，其特征在于，所述銀膜(5)厚度為40nmo
【專利摘要】本發明公開了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，所述的纖芯設置為右側纖芯3和左側纖芯4；所述的右側纖芯3為實心基底材料；所述的左側纖芯4包括銀膜5、檢測孔6；其優點是，采用雙芯和橢圓檢測孔SPR折射率傳感結構，在一定折射率范圍內過濾高階SPP模式，確定傳感共振波峰不需要模式辨別，可以達到高線性和高靈敏度傳感，對于折射率動態變化的溶液可實時監測，大大提高傳感效率。
【IPC分類】G01N21/55, G02B6/02
【公開號】CN105572078
【申請號】CN201610057845
【發明人】劉云鳳, 劉彬, 何興道
【申請人】南昌航空大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月28日