[发明专利]一种基于双金属光栅的塑料光纤表面等离子传感器及其应用

权利要求书

1.一种基于双金属光栅的塑料光纤表面等离子传感器，其特征在于，该传感器包括作为基底的塑料光纤和设置在所述光纤上表面和下表面的双层金属光栅；

所述塑料光纤为去除包层、且芯径1mm的塑料光纤；

所述双层金属光栅包括单面具有凹凸周期结构的介质层，在所述凹凸周期结构的上表面均设置有金属薄膜层，形成光栅；其中所形成光栅的占空比为1。

2.根据权利要求1所述的一种基于双金属光栅的塑料光纤表面等离子传感器，其特征在于，所述塑料光纤为Mitsubishi公司生产的EL2100型塑料光纤。

3.根据权利要求1所述的一种基于双金属光栅的塑料光纤表面等离子传感器，其特征在于，所述塑料光纤的参数：几何尺寸为980/1000μm；纤芯折射率1.49，纤芯数值孔径(NA)为0.5，包层折射率1.4，透光率/％*m^-1≥95(570nm),损耗/dB*km^-1≤200(570nm)。

4.根据权利要求1所述的一种基于双金属光栅的塑料光纤表面等离子传感器，其特征在于，所述的介质层为Allresisit公司生产的型号为ARP3500–6的介质材料。

5.根据权利要求1所述的一种基于双金属光栅的塑料光纤表面等离子传感器，其特征在于，在所述凹凸周期结构的上表面均设置有金属薄膜层为铝薄膜，其厚度为100nm。

6.一种利用如权利要求1-5任意一项所述基于双金属光栅的塑料光纤表面等离子传感器的传感方法，包括步骤如下：

1)宽带光源经光纤输入端口耦合到一段内外径为980/1000μm的塑料光纤中，并在具有包层束缚下在塑料光纤中传输；

2)光线在到达双层金属光栅后，光线经塑料光纤波导耦合和双层金属光栅耦合的双重耦合方式耦合出塑料光纤，并在所述双层金属光栅的表面形成等离子共振效应；

3)由于匹配条件的限制：不同入射波长下，光的耦合效率不同；在特定波长下耦合效率达到最大，形成光谱共振吸收峰；不同环境折射率下，共振波长随着外界折射率的增大向长波方向显著移动，从而实现对外界环境折射率的测量。