[发明专利]基于沸石分子筛镀膜微谐振器的光纤传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于沸石分子筛镀膜微谐振器的微型光纤传感器，其特征在于：包括：纤芯(103)、包层(101)、保护层(102)、光学介质微球谐振器(104)、镀有沸石分子筛膜(105)，其中，纤芯(103)外包有包层(101)，包层(101)外覆盖保护层(102)，三者组成一根光纤主体，光纤主体沿横轴方向的中部被加工出一个凹槽并露出纤芯(103)，凹槽内固定一个带光纤微柄的镀有沸石分子筛膜(105)的光学介质微球谐振器(104)。

2.根据权利要求1所述的一种基于沸石分子筛镀膜微谐振器的微型光纤传感器，其特征在于：所述的光学介质微球谐振器的直径为40～80微米，其表面所镀的沸石分子筛膜厚度为1～10微米，平均孔径小于1纳米。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于沸石分子筛镀膜微谐振器的微型光纤传感器，其特征在于：所述的光学介质微球谐振器与光纤主体之间的间隙为40～160纳米。

4.一种基于沸石分子筛镀膜微谐振器的光纤传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：取一根光纤，将中间部分的保护层剥去并露出光纤包层，利用脉冲激光高温将光纤中部局部熔融，使中部呈现锥状并逐渐变细，控制拉制过程使最细部分直径达几微米后至拉断；

第二步：用脉冲激光将光纤被拉断的末端局部熔融，在表面张力作用下光纤末端形成较标准的球形，通过控制时间长短来获得不同直径的介质微球，冷却后得到一个带光纤微柄的谐振器微球；

第三步：将10％的四丙基氨氢氧化合物溶液、8.5％的正硅酸乙酯溶液和蒸馏水按1∶2.33∶4.57的体积比例混合，搅拌后将混合液放置到一个合成反应器中；

第四步：将第二步生成的带有光纤微柄的谐振器微球置于第三步中装有混合液的合成反应器中，然后在烘箱中烘焙后合成沸石膜；

第五步：用蒸馏水清洗镀膜后的带有光纤微柄的谐振器微球，将镀膜的带光纤柄的微谐振器进行超声波浴；

第六步：将第五步镀膜后的带有光纤微柄的谐振器微球在烘箱中焙烧，得到沸石分子筛镀膜的带光纤微柄的微谐振器；

第七步：将主体光纤的保护层(102)剥去一部分，然后用化学腐蚀方法腐蚀将光纤包层(101)腐蚀一部分露出纤芯(103)；

第八步：将第六步制备的镀有沸石分子筛膜(105)的微球谐振器(104)利用激光微焊接方法通过微柄固定在主体光纤凹槽内，固定后的微球与光纤凹槽上的纤芯(103)直接接触；

第九步：利用微球谐振器(104)自身的形状和尺寸，采用飞秒激光近场加工，在微球谐振器(104)和纤芯(103)之间加工出40～160纳米的间隙。

5.根据权利要求4所述的一种基于沸石分子筛镀膜微谐振器的光纤传感器的制备方法，其特征在于：第二步所述时间为0.5～2分钟。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于沸石分子筛镀膜微谐振器的光纤传感器的制备方法，其特征在于：上述的第五步后重复第四步以增加沸石膜厚度。