[发明专利]一种纳米线光波导折射率传感器的组装方法

说明书

技术领域

本发明属于折射率传感领域，涉及一种纳米线光波导折射率传感器的组装方法。

背景技术

折射率在物理、化学、生物等学科领域是一个很重要的参数，因而对折射率的精确测量尤其重要。基于光纤的折射率传感器灵敏度高，易于操作，抗电磁干扰能力强，受到许多研究者的青睐。环形谐振腔、光纤耦合器、锥形光纤、光纤光栅和光子晶体光纤的光纤传感器均有报道，但是，这些器件的尺寸在厘米量级，不利于实现超紧凑型的高灵敏折射率传感器。

发明内容

针对现有技术特点，本发明的目的在于提供一种能灵活调节传感器灵敏度的纳米线光波导折射率传感器的组装方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种纳米线光波导折射率传感器的组装方法，其包括以下步骤：

①将两根或多根纳米线平行排列，将纳米线的一端固定，另一端绕平行纳米线所形成的阵列的中心轴旋转，形成一个包括输入/输出端口和中间扭缠部分的纳米线光波导器件；

②将一尖锥光纤平行靠近纳米线光波导器件的输入端，该尖锥光纤与输入端在分子力和静电力作用下吸引在一起，同样方法，将另一尖锥光纤与输出端吸引在一起，其中一尖锥光纤作为信号输入端，另一尖锥光纤作为信号输出端。

该纳米线两端分别固定在两个独立的第一、第二微型支架上，保持其中一个微型支架不动，另一微型支架绕平行纳米线所形成的阵列的中心轴旋转，形成纳米线光波导器件。

所述第一微型支架或第二微型支架顺时针或逆时针旋转，分别增加或减少扭缠的圈数。

所述第一微型支架或第二微型支架上设有一微调手柄。所述纳米线两端用胶带固定在微型支架上。

该纳米线两端分别固定在微调节架上，输入/输出端所形成的分支间的夹角通过微调节架调节，调节范围为几度至几十度。

每个微调节架包括能左右移动的第一移动块、能上下移动的第二移动块、调节第一移动块位置的第一微调旋钮及调节第二移动块位置的第二微调旋钮，纳米线两端粘贴固定于移动块上，微调节架设置于平板上的两端。

作为信号输入端的尖锥光纤连接光源，作为信号输出端的尖锥光纤连接光功率计。

将一定浓度的待测溶液液滴用微型注射器滴注在纳米线光波导器件中间扭缠部分所形成的传感区，并从信号输入端输入光信号，并用信号输出端将输出光功率导入光功率计测量输出光功率；测完后，用蒸馏水清洗传感区并干燥，换另一浓度的溶液，再测输出功率，得到溶液浓度和输出功率的关系。

利用本发明纳米线光波导折射率传感器的组装方法所形成的传感器的灵敏度高，折射率检测极限可达10^-7，器件尺寸小，包括输入/输出分支和传感区在内约4毫米，且利用该组装方法能对传感器的灵敏度灵活进行调节，大大提高了检测效率。

本发明的纳米线光波导折射率传感器的组装方法对于微小体积内的折射率传感或生物传感是十分有用的。

附图说明

图1：本发明组装方法所用的纳米线光波导折射率传感器的结构示意图；

图2：本发明通过微调节架调节纳米线光波导折射率传感器输入/输出分支间夹角的结构示意图；

图3：传感区扭缠圈数为4、纳米线直径为440纳米、输入/输出分支夹角均为20°、输入红光波长为650纳米情况下，输出功率与折射率的关系曲线；

图4：输入红光波长为650纳米，在圈数为2，3，4，6，8，12，16，20，23和24的情况下灵敏度和圈数的关系曲线；

图5：输入红光波长为650纳米，输入/输出分支间夹角为5°，10°，15°，20°，25°，30°，35°的情况下灵敏度和输入/输出分支间夹角的关系曲线。

具体实施方式

本发明提供了一种纳米线光波导折射率传感器的组装方法，其包括以下步骤，如图1所示：

①将两根或多根纳米线1平行排列，将纳米线1的一端固定，另一端绕平行纳米线1所形成的阵列的中心轴旋转，形成一个包括输入/输出端口和中间扭缠部分的纳米线光波导器件；

本实施例中以两根纳米线为例说明，该纳米线光波导器件形成2×2分支结构，两根纳米线直径均为440纳米，输入/输出分支间的夹角均为20°；

②将一尖锥光纤3平行靠近纳米线光波导器件的输入端，该尖锥光纤3与输入端在分子力和静电力作用下吸引在一起，同样方法，将另一尖锥光纤4与输出端吸引在一起，其中一尖锥光纤3作为信号输入端，另一尖锥光纤4作为信号输出端。作为信号输入端的尖锥光纤3连接光源，作为信号输出端的尖锥光纤4连接光功率计。