一种基于等离子体共振的光纤传感器及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于等离子体共振的光纤传感器及装置，该传感器的光纤内设置有多层气孔，多层气孔包括由内向外设置的中央气孔、第一气孔层、第二气孔层和扇环形气孔；第一气孔层和第二气孔层均包含多个独立气孔；其中：中央气孔设置在光纤的中心位置，第一气孔层、第二气孔层和扇环形气孔均以中央气孔为对称中心呈中心对称排列，且第一气孔层和第二气孔层均构成六边形的形状，扇环形气孔靠近中心的一侧镀有膜；中央气孔和第二气孔层内注入空气介质，第一气孔层内注入金属介质，扇环形气孔内注入待检测的液体介质。本发明专利技术制作简单，灵敏度高，综合性能较好，有效扩大了传感器的探测范围，能满足更广泛的应用需求。

Optical fiber sensor and device based on plasma resonance

The present invention discloses a kind of optical fiber sensor and device for plasma resonance based on the optical fiber sensor is arranged in a multilayer multilayer inciudes set hole, from inside to outside the central hole, the first layer, second layer and hole hole annular hole; the first layer and the second layer are stomatal pores contain multiple independent pores; including: the central hole is arranged on the central position of the optical fiber, the first layer, second layer and stomatal pores in the central hole annular hole as the center of symmetry is a center of symmetry, and the air hole layer and the second layer are composed of the shape of the hole six side, one side near the center of the fan ring hole plated with a central hole and a second film; air layer air is injected into the medium, the first layer is injected into the metal medium pores, annular sector within the pores of injecting liquid medium to be detected. The invention has the advantages of simple manufacture, high sensitivity and good comprehensive performance, and effectively enlarges the detection range of the sensor, and can meet the requirements of a wider range of applications.

【技术实现步骤摘要】
一种基于等离子体共振的光纤传感器及装置
本专利技术涉及离子体共振传感
，尤其涉及一种基于等离子体共振的光纤传感器及装置。
技术介绍
光纤传感器是伴随着光纤的出现和光纤通信的发展而产生的。它是以光为载体，以光纤为传输介质，对被测参量实现传感的器件。上世纪八十年代，低损耗石英光纤的拉制成功并进入商业化，使得光纤传感技术显示出了广阔的应用前景。自此以后，对光纤传感器的研究始终作为传感器技术发展的前沿课题。上世纪九十年代后期，在光通信技术的带动下光纤传感技术呈现产业化发展并逐渐应用到医学和生物、国防和军事、电力和能源、环境和化工、智能结构五大领域。与光纤通信技术一起成为光纤技术的两个重要应用领域。目前，表面等离子体激元(surfaceplasmonpolaritons，SPP)因其独特的光学性质，吸引了众多研究者的关注，在光学传感探测、纳米光子学、近场光学等领域具有重要应用，形成了一系列新的热点方向。表面等离子体共振(surfaceplasmonresonance，SPR)光学传感器将光纤传感器和表面等离子体有机的结合起来，具有灵敏度高、免标记、可实时检测等突出优点，在化学、生物、环境及医药等领域已展现出了广阔的应用前景。尤其是近些年，随着光子晶体光纤(photoniccrystalfiber，PCF)技术的发展，为表面等离子体共振在光学传感方面的应用提供了新的平台，人们研究了各种类型的基于PCF的SPR传感器，这些新型的传感器大都具有结构灵活、体积小、可集成、遥感等特点，应用潜力巨大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中等离子体共振的光纤传感器装置表面等离子共振强度较弱，模式的分布较分散，不便于仪器的测量，灵敏度低，综合性能较差的缺陷，提供一种易于探测，便于制造，灵敏度高，综合性能更优的基于等离子体共振的光纤传感器及装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种基于等离子体共振的光纤传感器，光纤内设置有多层气孔，多层气孔包括由内向外设置的中央气孔、第一气孔层、第二气孔层和扇环形气孔；第一气孔层和第二气孔层均包含多个独立气孔；其中：中央气孔设置在光纤的中心位置，第一气孔层、第二气孔层和扇环形气孔均以中央气孔为对称中心呈中心对称排列，且第一气孔层和第二气孔层均构成六边形的形状，扇环形气孔靠近中心的一侧镀有膜；中央气孔和第二气孔层内注入空气介质，第一气孔层内注入金属介质，扇环形气孔内注入待检测的液体介质。进一步地，本专利技术的中央气孔设置有1个，其水平截面形状为正方形、三角形、圆形、六边形、五边形、椭圆、梯形中任意一种。进一步地，本专利技术的第一气孔层设置有不少于6个气孔，第二气孔层设置有不少于12个气孔。进一步地，本专利技术的第一气孔层和第二气孔层中的气孔的水平截面形状为正方形、三角形、圆形、六边形、五边形、椭圆、梯形中任意一种。进一步地，本专利技术的第一气孔层注入的金属介质的材料为金、银、铝、铜、钛、镍、铬中任意一种或几种的合金。进一步地，本专利技术的扇环形气孔设置有2-6个，扇环形气孔之间的间距相等，且间距所占的弧度小于扇环形气孔所占弧度的五分之一。进一步地，本专利技术的扇环形气孔靠近中心一侧的膜的材料为MgF2。本专利技术提供一种基于等离子体共振的光纤传感器的装置，包括：光源、耦合器、光纤、光谱数据采集单元和实时监测单元；其中：光源的输出端与耦合器的输入端相连，耦合器的输出端与光纤相连；该光纤内设置有多层气孔，多层气孔包括由内向外设置的中央气孔、第一气孔层、第二气孔层和扇环形气孔；第一气孔层和第二气孔层均包含多个独立气孔；其中：中央气孔设置在光纤的中心位置，第一气孔层、第二气孔层和扇环形气孔均以中央气孔为对称中心呈中心对称排列，且第一气孔层和第二气孔层均构成六边形的形状，扇环形气孔靠近中心的一侧镀有膜；中央气孔和第二气孔层内注入空气介质，第一气孔层内注入金属介质，扇环形气孔内注入待检测的液体介质；光谱数据采集单元获取通过光纤的光信号，并将光信号发送给实时监测单元进行分析和监测。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的基于等离子体共振的光纤传感器及装置，结构简单稳定，易于制作，便于大量生产，并且可以在一定程度上促进传感器的小型化；选择扇环形气孔作为样品通道，能够有效的解决样品封装的问题；在两层空气孔层中间加入的金属气孔层，有利于增大表面等离子体共振的强度，使模式分布更加集中，有效扩大了传感器的探测范围，能满足更广泛的应用需求。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的光纤传感器的结构示意图；图2是本专利技术实施例的装置结构示意图；图中：1-中央气孔，2-第一气孔层，3-第二气孔层，4-膜，5-扇环形气孔，6-光纤。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例的基于等离子体共振的光纤传感器，光纤6内设置有多层气孔，多层气孔包括由内向外设置的中央气孔1、第一气孔层2、第二气孔层3和扇环形气孔5；第一气孔层2和第二气孔层3均包含多个独立气孔；其中：中央气孔1设置在光纤6的中心位置，第一气孔层2、第二气孔层3和扇环形气孔5均以中央气孔1为对称中心呈中心对称排列，且第一气孔层2和第二气孔层3均构成六边形的形状，扇环形气孔5靠近中心的一侧镀有膜4；中央气孔1和第二气孔层3内注入空气介质，第一气孔层2内注入金属介质，扇环形气孔5内注入待检测的液体介质。中央气孔1设置有1个，其水平截面形状为正方形、三角形、圆形、六边形、五边形、椭圆、梯形中任意一种。本实施例优选为圆形。第一气孔层2设置有不少于6个气孔，第二气孔层3设置有不少于12个气孔。本实施例优选为，第一气孔层2设置有6个气孔，第二气孔层3设置有12个气孔。第一气孔层2和第二气孔层3中的气孔的水平截面形状为正方形、三角形、圆形、六边形、五边形、椭圆、梯形中任意一种。本实施例优选为圆形。第一气孔层2注入的金属介质的材料为金、银、铝、铜、钛、镍、铬中任意一种或几种的合金。本实施例优选为银。扇环形气孔5设置有2-6个，扇环形气孔5之间的间距相等，且间距所占的弧度小于扇环形气孔5所占弧度的五分之一。本实施例优选为，扇环形气孔5设置有2个。扇环形气孔5靠近中心一侧的膜4的材料为MgF2。如图2所示，本专利技术实施例的基于等离子体共振的光纤传感器装置，包括：光源、耦合器、光纤6、光谱数据采集单元和实时监测单元；其中：光源的输出端与耦合器的输入端相连，耦合器的输出端与光纤6相连；该光纤6内设置有多层气孔，多层气孔包括由内向外设置的中央气孔1、第一气孔层2、第二气孔层3和扇环形气孔5；第一气孔层2和第二气孔层3均包含多个独立气孔；其中：中央气孔1设置在光纤6的中心位置，第一气孔层2、第二气孔层3和扇环形气孔5均以中央气孔1为对称中心呈中心对称排列，且第一气孔层2和第二气孔层3均构成六边形的形状，扇环形气孔5靠近中心的一侧镀有膜4；中央气孔1和第二气孔层3内注入空气介质，第一气孔层2内注入金属介质，扇环形气孔5内注入待检测的液体介质；光谱数据采集单元获取通过光纤6的光信号，并将光信号发送给实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于等离子体共振的光纤传感器，其特征在于，光纤(6)内设置有多层气孔，多层气孔包括由内向外设置的中央气孔(1)、第一气孔层(2)、第二气孔层(3)和扇环形气孔(5)；第一气孔层(2)和第二气孔层(3)均包含多个独立气孔；其中：中央气孔(1)设置在光纤(6)的中心位置，第一气孔层(2)、第二气孔层(3)和扇环形气孔(5)均以中央气孔(1)为对称中心呈中心对称排列，且第一气孔层(2)和第二气孔层(3)均构成六边形的形状，扇环形气孔(5)靠近中心的一侧镀有膜(4)；中央气孔(1)和第二气孔层(3)内注入空气介质，第一气孔层(2)内注入金属介质，扇环形气孔(5)内注入待检测的液体介质。

【技术特征摘要】
1.一种基于等离子体共振的光纤传感器，其特征在于，光纤(6)内设置有多层气孔，多层气孔包括由内向外设置的中央气孔(1)、第一气孔层(2)、第二气孔层(3)和扇环形气孔(5)；第一气孔层(2)和第二气孔层(3)均包含多个独立气孔；其中：中央气孔(1)设置在光纤(6)的中心位置，第一气孔层(2)、第二气孔层(3)和扇环形气孔(5)均以中央气孔(1)为对称中心呈中心对称排列，且第一气孔层(2)和第二气孔层(3)均构成六边形的形状，扇环形气孔(5)靠近中心的一侧镀有膜(4)；中央气孔(1)和第二气孔层(3)内注入空气介质，第一气孔层(2)内注入金属介质，扇环形气孔(5)内注入待检测的液体介质。2.根据权利要求1所述的基于等离子体共振的光纤传感器，其特征在于，中央气孔(1)设置有1个，其水平截面形状为正方形、三角形、圆形、六边形、五边形、椭圆、梯形中任意一种。3.根据权利要求1所述的基于等离子体共振的光纤传感器，其特征在于，第一气孔层(2)设置有不少于6个气孔，第二气孔层(3)设置有不少于12个气孔。4.根据权利要求1所述的基于等离子体共振的光纤传感器，其特征在于，第一气孔层(2)和第二气孔层(3)中的气孔的水平截面形状为正方形、三角形、圆形、六边形、五边形、椭圆、梯形中任意一种。5.根据权利要求1所述的基于等离子体共振的光纤传感器，其特征在于，第一气孔层(2)注入的金属介质的材料为金、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李芳，魏来，周剑心，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42