[实用新型]一种基于空芯反谐振光纤的等离子体传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于空芯反谐振光纤的等离子体传感器，包括光纤内芯和光纤包层，光纤内芯采用光子晶体光纤，光纤包层中围绕光纤内芯依次排列有10个玻璃空芯管形成包层孔，其中一孔嵌入10um的铜箔，随着光纤预制棒一起拉制，最终一个包层孔的孔壁上形成铜膜产生表面等离子体共振效应。本实用新型在空芯反谐振光纤包层内孔有选择性镀铜膜，并研究空芯反谐振光纤在拉制过程中在线镀铜膜的工艺过程这些优良性能表明对在光通信、光传感、光功能器件等领域开发高损伤阈值、多功能光纤器件具有重要意义。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种基于空芯反谐振光纤的等离子体传感器。

背景技术

近年来，在新的物联网需求对于底层的传感器的性能提出更高的要求。但现实是，处于底层传感的器件大多为电子器件，而且功能较为单一，不方便集成。尽管新型的微机械功能器件由于体积小、结构紧凑、响应灵敏的优点得到许多商家的青睐，然而，由于电磁器件较多，容易受到电磁干扰，单个功能子结构依旧是单一的功能，对于超高精度的检测依旧存在一些问题。器件集成化，小型化而且还具备多功能检测的特点一直是传感器件领域研究的一个重要方向之一。而随着光纤的出现，由于其具有稳定的机械强度、体积小、结构可变等优点，越来越多的光纤传感器随之发展。为解决传感器件的多功能化，集成化和微型化的问题，近几年世界许多先进国家(如：美国、英国、德国等)的高校及研究所都将目光转移到微结构光纤(MOF)的研究中。

光纤表面等离子体共振(SPR)是将贵金属(金、银等)薄膜沉积在光纤衬底上实现的一种检测金属表面微小RI变化的技术。SPR具有强的衰减场，为功能器件集成实现高灵敏度的传感提供了一种新的途径。到目前为止，出现大佬基于 SPR和光纤的传感器，包括倾斜光纤布拉格光栅、锥形光纤和无芯光纤。

反谐振光纤包括如布拉格光纤、光子晶体光纤、Kagomé光纤、负曲率空芯光纤等一系列基于反谐振机理的光纤，其导光机理可以解释为将光纤中高折射率层当做一个F-P谐振腔，当光波长满足这个F-P腔的谐振条件时，就会谐振出高折射率层；当光波长远离谐振波长时，光将被F-P腔反射回来，从而被限制在低折射率层中，并沿着其轴向向前传播，根据图1可得：

共振波长：

然而，一方面，反谐振光纤的制备以及镀金属膜工艺难度很高。另一方面，相关传感器的灵敏度响应不高。为解决这些问题，我们提出将ARF和SPR结合，采用叠层拉伸法在光纤包层孔内表面在线镀铜膜。结果表明，该传感器的具有良好的偏振特性并且温度、压力敏感、磁场不敏感抗电磁干扰。这些结构对光通信、光传感、光功能器件等领域开发高损伤阈值、多功能光纤器件具有重要意义。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提出一种基于空芯反谐振光纤的等离子体传感器。具体做法是将很薄的铜箔嵌入预制棒的一孔中在线拉制，然后对偏振、压力、温度、磁场进行测试，发现制作的该器件有灵敏的传感特性。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种基于空芯反谐振光纤的等离子体传感器，包括光纤内芯和光纤包层，光纤内芯采用光子晶体光纤，光纤包层中围绕光纤内芯依次排列有10个玻璃空芯管形成包层孔，其中一孔嵌入10um的铜箔，随着光纤预制棒一起拉制，最终一个包层孔的孔壁上形成铜膜产生表面等离子体共振效应。

进一步地，外包层直径为265μm，芯径为114μm，包层孔径为50μm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：

本实用新型在空芯反谐振光纤包层内孔有选择性镀铜膜，并研究空芯反谐振光纤在拉制过程中在线镀铜膜的工艺过程这些优良性能表明对在光通信、光传感、光功能器件等领域开发高损伤阈值、多功能光纤器件具有重要意义。

附图说明