[发明专利]一种探测光、电和化学信号的复合光纤器件及制备与应用

权利要求书

1.一种探测光、电和化学信号的复合光纤器件，其特征在于：包括光纤，光纤的端面设有贵金属纳米颗粒层；所述光纤包括光纤纤芯，包覆纤芯的内包层，导电金属芯以及包覆内包层和导电金属芯的外包层；导电金属芯位于内包层之外、外包层中的区域；纤芯的折射率大于内包层的折射率；

所述纤芯与导电金属芯的轴线平行；

所述导电金属芯的个数≥1且为整数；

所述探测光、电和化学信号的复合光纤器件的制备方法，包括以下步骤：

（1）将外包层的材料制备成预制棒；所述预制棒设置有大圆柱空腔和小圆柱空腔，大圆柱空腔与预制棒同轴，小圆柱空腔的轴线与预制棒的轴线平行且小圆柱空腔的轴线与预制棒的轴线间的距离大于小圆柱空腔圆形横截面的半径与大圆柱空腔圆形横截面的半径之和；所述小圆柱空腔的个数为大于等于1的整数；

（2）将内包层的材料制备成棒状，置入预制棒的大圆柱空腔中，棒状的内包层中设置有圆柱空腔；将纤芯的材料或棒状纤芯置入内包层的圆柱空腔中，然后进行真空加热处理，获得含有小圆柱空腔的初级预制棒；

（3）将导电金属芯的材料置于初级预制棒的小圆柱空腔中，随后拉制成光纤，获得复合光纤；

（4）在复合光纤的一端面加工出纹理结构，然后在该端面喷镀一层贵金属纳米颗粒，获得复合光纤器件；

步骤（2）中所述加热处理的温度为100~220℃；步骤（3）中所述拉制成光纤的温度为220~290℃；

所述复合光纤的直径为80μm~2mm；贵金属纳米颗粒层的厚度为5-50nm；

所述纤芯的材料为聚碳酸酯或聚苯乙烯中一种以上；所述内包层的材料为PVDF聚偏氟乙烯，环烯烃共聚物COC或COP中的一种以上；所述外包层的材料为PES、PSU或PMMA中一种以上；

所述导电金属芯的材料为金、银、铜、钨或镍中的一种以上；

所述贵金属为金、银中的一种以上；

所述导电金属芯为导电金属丝。

2.根据权利要求1所述探测光、电和化学信号的复合光纤器件，其特征在于：步骤（1）中所述大圆柱空腔的深度小于或等于预制棒的长度，小圆柱空腔的深度小于或等于预制棒的长度；所述小圆柱空腔的半径小于大圆柱空腔的半径，小圆柱空腔与大圆柱空腔同一水平横截面圆形的直径之和小于预制棒的同一水平横截面图形相对位置的最短距离。

3.根据权利要求1所述探测光、电和化学信号的复合光纤器件，其特征在于：步骤（2）中所述加热处理的时间为5~60min。

4.根据权利要求1~3任一项所述探测光、电和化学信号的复合光纤器件的应用，其特征在于：所述复合光纤器件应用于光遗传学领域。