[发明专利]一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器

说明书

本发明一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器，能够有效提高传感效率、且通过一个SPR传感器获得两路独立的传感光谱，同时可根据选择独立的完成单路传感，解决了双路测量时无法获得两路独立传感光谱的问题，拓展了双路传感时不同需求的选择范围，且实现了单路传感器与双路传感器的结合。该传感器由光源、单模光纤Ⅰ、光纤分束器、双芯光纤、SPR传感区Ⅰ、SPR传感区Ⅱ、阶跃光纤Ⅰ、光谱仪Ⅰ、阶跃光纤Ⅱ和光谱仪Ⅱ组成。本发明能够完成两路SPR传感，工作效率高，且能得到两路独立、互不干扰的传感光谱；也可根据需求的不同，独立完成一路SPR传感，实现了单路传感与双路传感的结合，拓展了光纤SPR传感器的使用范围。

技术领域

本发明涉及一种光纤传感器，更具体的说是一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器。

背景技术

光纤作为现代生活中一种重要的信息传输媒介，在人们的生活中起着举足轻重的作用。由于其电绝缘性好、高温高压、耐氧化、可在易燃易爆、学性质稳定、有毒等环境条件下能够工作的优点，已经在通信、监测和生物医学等研究领域得到了广泛应用。

光纤表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器工作原理：通过传感光谱可以感知外界环境的某一物理量的变化，物理量可以为温度、液体折射率、压力等，该技术在生物、医学、传感等领域的得到了广泛应用。目前国内的光纤SPR传感技术仍处于实验室阶段。SPR现象的影响因素包括SPR入射角度，金膜厚度等，本发明结合了在线传输式与终端反射式两种SPR传感器的基本类型。

现阶段单路SPR传感器比较常见，随着社会的发展与进步，越老越多的场合有多路传感的需求，多路SPR传感器的发明研究势在必行。级联分布式SPR传感器应运而生，在传感装置上串联两个SPR传感区，在光谱仪上接收到两个传感区的传感光谱，但此方法不易消除两个传感光谱间的干扰，且由于在同一光谱仪接受两个传感光谱，限制了传感范围，且光谱的共振波谷不宜分开，同时无法得到两个独立的传感光谱。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器，能够有效提高传感效率、且通过一个SPR传感器获得两路独立的传感光谱，同时也可根据选择实现单路传感，解决了双路测量时无法获得两路独立传感光谱的问题，且实现了单路传感器与双路传感器的结合。

为解决上述技术问题，本发明一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器由光源、单模光纤Ⅰ、光纤分束器、双芯光纤、SPR传感区Ⅰ、SPR传感区Ⅱ、阶跃光纤Ⅰ、光谱仪Ⅰ、阶跃光纤Ⅱ和光谱仪Ⅱ组成；

光源为光谱宽度450nm—1100nm的超连续谱光源，用于产生SPR现象的激发光；光纤分束器将单模光纤Ⅰ的光分为两束；SPR传感区Ⅰ与SPR传感区Ⅱ用于激发SPR现象，得到传感光谱；阶跃光纤Ⅰ与阶跃光纤Ⅱ用于传输传感光谱，阶跃光纤Ⅰ包括纤芯Ⅲ，阶跃光纤Ⅱ包括纤芯Ⅳ；光谱仪Ⅰ与光谱仪Ⅱ的光谱宽度为450nm—1100nm，用于接收传感光谱；

光源的输出端与单模光纤Ⅰ的输入端连接，单模光纤Ⅰ的输出端与光纤分束器的输入端连接，光纤分束器包括单模光纤Ⅱ与单模光纤Ⅲ；双芯光纤包括纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ，双芯光纤中纤芯Ⅰ的输入端接收单模光纤Ⅱ的光，双芯光纤中纤芯Ⅱ的输入端接收单模光纤Ⅲ的光；双芯光纤中的纤芯Ⅰ的输出端与纤芯Ⅳ的输入端正对焊接，双芯光纤中的纤芯Ⅱ输出端的传感光谱通过纤芯Ⅲ接收；阶跃光纤Ⅱ的输出端连接至光谱仪Ⅱ的输入端，阶跃光纤Ⅰ的输出端连接至光谱仪Ⅰ的输入端。

作为本发明的进一步优化，本发明一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的双芯光纤由涂覆层、包层、纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ组成，纤芯Ⅰ和纤芯Ⅱ平行设置在包层内，包层外覆有涂覆层。

作为本发明的进一步优化，本发明一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器所述的双芯光纤的纤芯Ⅰ与纤芯Ⅱ的中心距离L2为110μm。