[发明专利]基于光子晶体光纤的生物双参量传感器

说明书

本发明公开了一种基于光子晶体光纤的生物双参量传感器，包括D型光子晶体光纤、单模光纤，单模光纤熔接在D型光子晶体光纤的两端。D型光子晶体光纤包括光子晶体光纤，光子晶体光纤的一侧为抛磨面，抛磨面上镀有金属层，光子晶体光纤内设有若干空气孔，空气孔贯穿光子晶体光纤的两端面，温敏介质填充在任一空气孔内。利用镀膜金表面等离子体共振效应作为折射率传感机制，利用D型光子晶体光纤的定向耦合效应和温敏效应作为温度传感机制，在光纤的输出光谱中产生两个彼此分离的共振损耗峰，实现待测生物液体的浓度和温度的高灵敏度双参量传感。通过优化光子晶体光纤的空气孔层数和孔径、镀膜金厚度，使得传感器具有更高的灵敏度。

技术领域

本发明属于生物传感技术领域，具体涉及一种基于光子晶体光纤的生物双参量传感器。

背景技术

光子晶体光纤(PCF)又被称为微结构光纤(MSF)，近年来引起广泛关注，根据其导光机制可分为折射率导光型(TIR)光子晶体光纤和光子带隙导光型(PBG)光子晶体光纤。其通常由空气孔与介质柱周期性排列构成，PCF中周期结构使其呈现出许多普通光纤难以实现的特性，如无截止单模传输、高非线性、大模面积、色散可调、低损耗、高双折射等特性。

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为光电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。而生物传感器是利用生物物质(酶、细胞组织、抗原、抗体、生物膜等)作为识别元件，将生化反应转变成可定量的物理化学信号，从而能进行生命物质的检测和监控。

在医学和药物发展领域中，需要通过测定人类生物组织的数量、浓度等参量来初步预判人体的健康与否，所以直接提取人类体液检验在一定程度上减少了医学检测的复杂程度，同时也能更加直观地发现潜在的健康问题。现有的生物传感器大部分都存在着检测参量单一、灵敏度低等问题。

发明内容

本发明提供了一种基于光子晶体光纤的生物双参量传感器，解决了生物传感器检测参量单一、灵敏度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于光子晶体光纤的生物双参量传感器，其特征在于，包括D型光子晶体光纤、单模光纤，单模光纤熔接在D型光子晶体光纤的两端；所述D型光子晶体光纤包括光子晶体光纤，光子晶体光纤的一侧为抛磨面，抛磨面上镀有金属层，金属层用于滴覆待测生物液体；所述光子晶体光纤内设有若干空气孔，空气孔贯穿光子晶体光纤的两端面，温敏介质填充在任一空气孔内。

进一步地，所述空气孔呈三角晶格周期性排列，分为内层、中层和外层，由内向外每层的空气孔孔径逐渐增大。

进一步地，所述温敏介质填充在中层任一空气孔内。

进一步地，所述光子晶体光纤为圆柱形，由SiO₂制成。

进一步地，所述金属层为镀膜金。

进一步地，所述镀膜金的厚度为30nm～50nm。

进一步地，所述温敏介质为甲苯。

进一步地，所述生物液体为人血清白蛋白(HSA)。

进一步地，所述D型光子晶体光纤两端熔接的单模光纤分别与宽带光源、光谱仪连接。

本发明所达到的有益效果：

(1)本发明是利用镀膜金表面等离子体共振效应作为折射率传感机制，利用D型光子晶体光纤的定向耦合效应和温敏效应作为温度传感机制，在光纤的输出光谱中产生两个彼此分离的共振损耗峰，实现待测生物液体的浓度和温度的高灵敏度双参量传感，满足了实际运用中生物传感器对于生物液体浓度和温度同时检测的应用。