[发明专利]一种紫外辐照增强型光纤传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种紫外辐照增强型光纤传感器及其制备方法，该传感器包括：具有裸露出纤芯的微结构光纤以及辐照在所述微结构光纤裸露区的紫外光源(4)，所述微结构光纤裸露区表面依次沉积有金属颗粒层(1)、紫外吸收层(2)和敏感层(3)；所述金属颗粒层(1)用于吸收放大倏逝波，所述倏逝波为光纤中传播的电磁波在所述微结构光纤处产生的倏逝波；所述敏感层(3)用于检测待测信号。本发明提出的传感器具有敏感度高的特点。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种紫外辐照增强型光纤传感器及其制备方法。

背景技术

随着光纤加工技术的日渐成熟，光纤在传感领域的应用越来越广泛，表面局部抛磨光纤的微结构光纤或者采用拉锥形成的光纤结构，为新型光纤传感器件的研究和制作提供了新的手段和方法。因其具有独特的光学特性、低成本及可制成全光纤器件等特点，越来越受到研究者们的关注，而将功能敏感材料与光纤在物理层面进行有机融合，充分发挥光纤传感器在结构集成、材料集成等方面的优势，将有望发展新型的光纤传感器件和系统。

传统的表面功能型光纤传感技术，通常是直接将功能敏感材料制作在光纤表面上，实现光纤对探测目标的响应，这种简单的结构往往容易受到环境因素的干扰影响，而且存在响应信号较弱、灵敏度难以提高等问题。

半导体材料常被用作敏感性功能材料，但是半导体气体传感器通常是通过加热方式来克服高的反应活化能，以实现高灵敏度和快速响应恢复特性。加热使传感器在较高的温度下工作，导致器件使用寿命降低，也容易引爆待测的可燃性气体，造成安全隐患，同时在传感器中配置加热器，既增加了器件功耗，也不利于传感器的集成化和小型化。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的是提供一种紫外辐照增强型光纤传感器及其制备方法，该传感器具有敏感度高的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种紫外辐照增强型光纤传感器，包括：具有裸露出纤芯的微结构光纤以及辐照在所述微结构光纤裸露区的紫外光源，所述微结构光纤裸露区表面依次沉积有金属颗粒层、紫外吸收层和敏感层；

所述金属颗粒层用于吸收放大倏逝波，所述倏逝波为光纤中传播的电磁波在所述微结构光纤处产生的倏逝波；所述敏感层用于检测待测信号。

可选的，所述微结构光纤为包覆层局部剥除裸露出纤芯的光纤。

可选的，所述敏感层材料为气敏材料、压敏材料、生物传感材料或紫外探测材料。

可选的，所述金属颗粒层材料为Au、Pt、Ag、Cu中至少一种。

可选的，所述紫外吸收层材料为氮化物、氧化物或二维材料。

可选的，所述沉积采用化学气相沉积、物理气相沉积或溶液法沉积。

一种紫外辐照增强型光纤传感器制备方法，所述制备方法包括；

在微结构光纤裸露区表面沉积金属颗粒层，所述金属颗粒层厚度为10～100nm；

在所述金属颗粒层沉积一层光敏材料，所述紫外吸收层厚度为10～300nm；

在所述光敏材料上沉积一层敏感材料，所述敏感层厚度为10～150nm，所述敏感材料用于检测待测信号。

可选的，在所述在微结构光纤裸露区表面沉积金属颗粒层，所述金属颗粒层厚度为10～100nm之前，还包括使用物理或化学法将光纤的局部包覆层剥除裸露出纤芯，获得具有裸露出纤芯的微结构光纤。

可选的，沉积所述金属颗粒层、沉积所述光敏材料和沉积所述敏感材料后均进行退火。

可选的，所述退火温度为150℃～500℃，所述退火时间为1～120min。