[发明专利]基于单模-多模-无芯光纤结构的分子态有机污染物监测传感器

权利要求书

1.一种基于单模-多模-无芯光纤结构的分子态有机污染物监测传感器，其特征在于，包括：

单模光纤，其用于光信号的输入和输出；

多模光纤，其输入端与所述单模光纤的输出端无偏心熔接；

无芯光纤，其一端与所述多模光纤的输出端偏心熔接；所述无芯光纤的表面附着溶胶-凝胶二氧化硅薄膜；

其中，所述无芯光纤与多模光纤偏心熔接后的不重叠位置处附着第一金属膜层以反射多模光纤中的光信号；所述无芯光纤的另一端附着第二金属膜层以反射无芯光纤中的光信号；

所述单模光纤的直径均为125μm、芯径均为8~10μm；

所述多模光纤的长度为3~10mm、直径为125μm、芯径为50~125μm。

2.如权利要求1所述的基于单模-多模-无芯光纤结构的分子态有机污染物在线监测传感器，其特征在于，所述无芯光纤的长度为3~10mm、直径为20~100μm。

3.如权利要求1所述的基于单模-多模-无芯光纤结构的分子态有机污染物监测传感器，其特征在于，所述溶胶-凝胶二氧化硅膜层的厚度为1~10μm；所述溶胶-凝胶二氧化硅膜层采用提拉镀膜方法将膜层包覆在无芯光纤表面。

4.如权利要求3所述的基于单模-多模-无芯光纤结构的分子态有机污染物监测传感器，其特征在于，所述溶胶-凝胶二氧化硅膜层为空心球二氧化硅膜层；所述提拉镀膜法的过程为：配制浓度为3~5wt%的空心球二氧化硅胶体，将拉制小芯单模光纤固定在提拉镀膜机的支架上，在提拉速度为 300~500mm/min下，对拉制小芯单模光纤的表面进行提拉镀膜；所述空心球二氧化硅胶体的制备方法为：按重量份，取0.1~0.5份聚丙烯酸溶解在5~10份的氨水溶液中，然后加入到150~200份乙醇中，然后在3~5小时内将1~3份正硅酸乙酯加入，继续搅拌3~5小时，静置1~3天，得到空心球二氧化硅胶体。

5.如权利要求1所述的基于单模-多模-无芯光纤结构的分子态有机污染物监测传感器，其特征在于，所述单模光纤与多模光纤采用光纤熔接技术进行无偏心熔接；所述无芯光纤与多模光纤采用光纤熔接技术进行偏心熔接。

6.如权利要求1所述的基于单模-多模-无芯光纤结构的分子态有机污染物监测传感器，其特征在于，所述第一金属膜层的厚度大于50nm，其采用真空溅射方法附着在多模光纤与无芯光纤不重叠的端面上；所述第二金属膜层的厚度大于50nm，其采用真空溅射方法附着在无芯光纤的另一个端面上。

7.如权利要求1所述的基于单模-多模-无芯光纤结构的分子态有机污染物监测传感器，其特征在于，所述溶胶-凝胶二氧化硅膜层采用静电纺丝法包覆在无芯光纤的表面；所述静电纺丝的过程为：将浓度为0.5~5wt%的二氧化硅胶体注入带不锈钢喷头的喷射容器内，然后用高压电源将电压施加在不锈钢喷头上，并利用与喷射容器连接的推进泵将喷射容器内的二氧化硅胶体通过不锈钢喷头喷射至旋转的无芯光纤接收装置上，所述静电纺丝的喷射条件为：环境温度为40~60℃、高压电源的输出电压为15~25kv、无芯光纤与不锈钢喷头之间距离为15~20cm、流速为10~20mL/h、无芯光纤接收装置的旋转速度为50~150r/min。