[发明专利]光纤包层表面Bragg光栅生化传感器及其制作方法

权利要求书

1.光纤包层表面Bragg光栅生化传感器，包括光纤纤芯(3)和包裹光纤纤芯(3)的光纤包层(2)，其特征在于：所述光纤纤芯(3)的前段设置长周期光纤光栅(4)，在光纤包层(2)的中段外表面设置光纤包层表面Bragg光栅(5)，该光纤包层表面Bragg光栅(5)由若干条线状沟槽构成或者由若干个点状凹槽构成；所述线状沟槽或点状凹槽沿光纤的轴向呈现周期性的分布；所述线状沟槽的槽道沿光纤圆周方向分布；在长周期光纤光栅(4)后方的光纤纤芯(3)上设置有光纤Bragg光栅(6)。

2.根据权利要求1所述的光纤包层表面Bragg光栅生化传感器，其特征在于：所述光纤包层表面Bragg光栅(5)的表面吸附有硅烷层(7)，其余光纤包层的外表面涂覆有光纤保护涂覆层(1)；所述硅烷层(7)的表面固定有适体层(8)，该适体层(8)对目标生物分子或待测化学成分具有选择性吸收或敏感的特性。

3.根据权利要求1或2所述的光纤包层表面Bragg光栅生化传感器，其特征在于：点状凹槽或线状沟槽的槽深度<0.5μm，槽宽度小于光纤包层表面Bragg光栅(5)周期的一半，光纤包层表面Bragg光栅(5)的长度在10mm～20mm之间；长周期光纤光栅(4)在1500nm～1600nm之间具有带宽为>10nm的谐振损耗峰；光纤包层表面Bragg光栅(5)的某个高阶包层模的谐振峰处于长周期光纤光栅(4)在1500nm～1600nm之间的谐振中心波长的附近；光纤Bragg光栅(6)的谐振峰处于长周期光纤光栅(4)的谐振带外。

4.根据权利要求3所述的光纤包层表面Bragg光栅生化传感器，其特征在于：当光纤包层表面Bragg光栅(5)由若干条相互平行的具有周期性的线状沟槽构成时，线状沟槽槽道的长度在光纤包层横截面周长的1/4～1之间。

5.根据权利要求4所述的光纤包层表面Bragg光栅生化传感器，其特征在于：在适体层(8)外设置有保护套(9)，该保护套(9)上设置有分子孔筛。

6.光纤包层表面Bragg光栅生化传感器制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：取一根单模裸光纤，该单模裸光纤只具有光纤纤芯(3)以及包裹光纤纤芯(3)的光纤包层(2)；该单模裸光纤经过载氢处理；

第二步：制作长周期光纤光栅(4)：采用紫外光通过振幅掩膜板曝光方法在光纤纤芯(3)的前段写入长周期光纤光栅(4)；

第三步：制作光纤Bragg光栅(6)：用双频Ar⁺激光器作为光源，使用相位掩膜法，在长周期光纤光栅(4)后方的光纤纤芯(3)上制作光纤Bragg光栅；

第四步：制作光纤包层表面Bragg光栅(5)：用飞秒激光器(11)发射激光脉冲，电子开关(12)控制光路的通断，通过衰减可控的半波片(13)和格兰氏棱镜(14)形成线偏振光，再用光束分束片(15)对光束进行分束，最后通过倒置的显微物镜(16)将激光光束聚焦到光纤包层(2)的中段的外表面，逐点写入若干个点状凹槽或者逐线写入若干条线状沟槽；所述线状沟槽或点状凹槽沿光纤的轴向呈现周期性的分布；所述线状沟槽的槽道沿光纤圆周方向分布，所有线状沟槽的轴对称线在一条直线上，且该直线与光纤中心轴平行；所有点状凹槽的中心点位于一条直线上，且该直线与光纤中心轴平行；

第五步：使用光纤涂覆机，在光纤包层(2)的前段和后段表面上涂覆上一层多聚物光纤保护涂覆层(1)；

第六步：使用浓度为5％～8％的硝酸清洁光纤表面，利用硅烷偶联剂溶液对光纤包层中段的外表面进行硅烷化处理，在其外表面形成硅烷层(7)；

第七步：在硅烷层(7)的表面固定适体层(8)，该适体层(8)对目标生物分子或待测化学成分具有选择性吸收或敏感的特性。

7.根据权利要求6所述的光纤包层表面Bragg光栅生化传感器制作方法，其特征在于：点状凹槽或线状沟槽的槽深度<0.5μm，槽宽度小于光纤包层表面Bragg光栅(5)周期的一半，光纤包层表面Bragg光栅(5)的长度在10mm～20mm之间；长周期光纤光栅(4)在1500nm～1600nm之间具有带宽为>10nm的谐振损耗峰；光纤包层表面Bragg光栅(5)的某个高阶包层模的谐振峰处于长周期光纤光栅(4)在1500nm～1600nm之间的谐振中心波长的附近；光纤Bragg光栅(6)的谐振峰处于长周期光纤光栅(4)的谐振带外。