[发明专利]光纤生化传感器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种光纤生化传感器及其制作方法，涉及光纤传感技术领域，该光纤生化传感器包括单模光纤和功能化基团，所述单模光纤包括纤芯和包层，所述纤芯刻有沿光纤轴向分布的布拉格光纤光栅；所述布拉格光纤光栅所对应的包层部分或全部刻蚀至纤芯形成至少一个凹槽；所述布拉格光纤光栅在所述至少一个凹槽的调制作用下形成相移光纤光栅；所述功能化基团铺设于所述凹槽的底部；所述功能化基团上结合有生物识别物或化学识别物。本发明提供的光纤生化传感器能够实现生化物质浓度的检测。应用该光纤生化传感器传感器，可消除传感器的温度串扰，提高检测精度。同时本发明还提供一种光纤生化传感器的制造方法。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及一种光纤生化传感器及其制作方法。

背景技术

生化传感器是指能感应(或响应)生物、化学量，并按一定规律将其转换成可用信号（包括电信号、光信号等）输出的器件或装置。生化传感器是典型的多种学科交叉发展的产物，涉及生物、化学、医学、物理、电子技术等多个领域。目前生化传感器已在生物医学、临床诊断、药品分析、食品检测、环境监测以及军事生化检测等领域得到了广泛的应用。

光纤传感技术是上世纪70年代伴随着光纤技术和光通信技术迅猛发展起来的一种新型传感技术。目前光纤生化传感器处于初步研发阶段。与其他传统的生化传感器相比，光纤生化传感器具有以下独特的优势：体积小、柔韧性好、抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀、强复用能力和高信息传输容量，可实现多参数、多通道的测量，有利于成本的降低。然而，目前的光纤生化传感器在实际生化检测应用中容易受外界环境温度干扰，存在检测精度低等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能够消除温度串扰，提高检测精度的光纤生化传感器及其制作方法。

本发明提供一种光纤生化传感器，该光纤生化传感器包括单模光纤和功能化基团，所述单模光纤包括纤芯和包层，所述纤芯刻有沿光纤轴向分布的布拉格光纤光栅；所述布拉格光纤光栅所对应的包层部分或全部刻蚀至纤芯形成至少一个凹槽；所述布拉格光纤光栅在所述至少一个凹槽的调制作用下形成相移光纤光栅；所述功能化基团铺设于所述凹槽的底部；所述功能化基团上结合有生物识别物或化学识别物。

工作时，当外部环境中的待检测物与该光纤生化传感器的凹槽底部表面上的功能化基团和生化识别物发生特异性结合时，将使得凹槽内纤芯外部的折射率发生变化，进而引起纤芯内的模式的有效折射率发生变化，从而改变相移光纤光栅相移量，导致相移光纤光栅的反射或者透射光谱中的缺陷模中心波长发生漂移。待检测物的浓度与缺陷模中心波长的漂移量呈单调关系，因此通过计算相应的漂移量即可实现生化物质浓度的检测。

由于整个相移光纤光栅反射或透射光谱的包络的中心波长不受待检测物的影响，因此，可通过测量整个相移光纤光栅反射或透射光谱的包络中心波长的漂移量，并根据漂移量和环境温度变化量之间的单调关系，实现环境温度变化量的监测，从而消除传感器的温度串扰，提高检测精度。

在一种可选的实施方式中，所述单模光纤为光热单模光纤。

在一种可选的实施方式中，所述凹槽的底部刻蚀至所述纤芯的表面或内部；所述凹槽具有多个时，凹槽开口的大小和/或刻蚀深度可以相同或者不同。

在一种可选的实施方式中，所述功能化基团为采用化学键结合或静电吸附的方式镀于所述凹槽的底部。

本发明提供一种光纤生化传感器的制作方法，该制作方法包括以下步骤：

在单模光纤上沿光纤轴向刻出布拉格光纤光栅；

在所述布拉格光纤光栅所对应的包层部分或全部刻蚀至纤芯，形成至少一个凹槽；所述布拉格光纤光栅在所述至少一个凹槽调制下形成相移光纤光栅；

将功能化基团铺设在所述凹槽的底部；

将生物识别物或化学识别物结合在所述功能化基团上。