[实用新型]一种高灵敏度双样品同步检测光子晶体光纤传感器

说明书

本实用新型公开一种高灵敏度双样品同步检测光子晶体光纤传感器，包括基底，围绕基底中心布设小空气孔，基底中心为纤芯，在小空气孔上部的基底上设置有上部大空气孔A，在小空气孔下部的基底上设置有下部大空气孔B，所述小空气孔以基底中心为中心由内向上呈辐射状设置三层小空气孔，距离中心最近的为第一层小空气孔，向外依次为第二层小空气孔和第三层小空气孔，第二层小空气孔为椭圆孔，第一层小空气孔和第三层小空气孔为圆孔，在上部大空气孔A和下部大空气孔B的平面上均沉积一层相同厚度的金纳米薄膜。该实用新型具有灵敏度高、方便制备、检测效率高等特点，更利于用在传感器生产实践中。

技术领域

本实用新型涉及光子晶体光纤领域，具体涉及基于表面等离子体共振的双样品同步检测的光子晶体光纤传感器。

背景技术

光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber，PCF）是在二维光子晶体的基础上发展出来的一种特殊光纤，也是目前被广泛研究的一种新型光纤。与传统光纤相比，PCF在设计上具有很大的自由度，使其在双折射、平坦和负色散、有效面积和非线性等方面具有灵活性。因此，PCF成为传感器领域的研究焦点。PCF早期由于拉制工艺和拉制精度的影响并不能实现大规模的应用，由于最近几年工艺的成熟，可以将圆形光纤制成D型光纤，然后在平面上进行金膜的涂覆，由于平面上的金属涂层能够更好地接触到待测液体，传感效果更加突出，这也是当前研究的热点领域之一。

表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）是一种物理光学现象，SPR产生的原因是由于光在介质表面发生全内反射时会产生倏逝波，倏逝波能够激发金属表面的自由电子振荡，产生表面等离子体。表面等离子体与倏逝波的频率和波数相等时形成SPR。由于共振振荡对边界附近的任何微小的折射率变化都非常敏感，因而，SPR是一种非常有前景的传感检测手段。随着科学技术的深入发展，人们将PCF和SPR技术结合，并用于环境监测、水测试、癌症检测、食品质量控制等，在过去的几十年中进行了大量的研究。

实用新型内容

基于SPR-PCF在传感器中的应用，研究人员已经取得了许多成就，但也存在一些问题，比如：人们一味的追求PCF结构的新颖，导致结构设计的过于复杂，不容易制备；分析物折射率的可探测范围窄；传感探测的灵敏度低；只有一个待测液体的检测通道；这些都极大地限制了PCF传感器的应用范围和功能，寻求突破迫在眉睫。

本实用新型的目的是提出一种结构简单的基于双样品同步检测的光子晶体光纤传感器，并具有灵敏度高、方便制备、检测效率高等特点，更利于用在传感器生产实践中。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种高灵敏度双样品同步检测光子晶体光纤传感器，包括基底，围绕基底中心布设小空气孔，基底中心为纤芯，在小空气孔上部的基底上设置有上部大空气孔A，在小空气孔下部的基底上设置有下部大空气孔B，所述小空气孔以基底中心为中心由内向上呈辐射状设置三层小空气孔，距离中心最近的为第一层小空气孔，向外依次为第二层小空气孔和第三层小空气孔，第二层小空气孔为椭圆孔，第一层小空气孔和第三层小空气孔为圆孔，在上部大空气孔A和下部大空气孔B的平面上均沉积一层相同厚度的金纳米薄膜。

上述高灵敏度双样品同步检测光子晶体光纤传感器，所述三层小空气孔呈正六角形排列。

上述高灵敏度双样品同步检测光子晶体光纤传感器，所述第一层小空气孔和第三层小空气孔的半径均为0.4μm，相邻小空气孔之间的间距为2μm，即相邻两小空气孔的中心之间的间距为2μm。

上述高灵敏度双样品同步检测光子晶体光纤传感器，所述第二层小空气孔的长轴半径和短轴半径分别为0.6μm、0.4μm，其中长轴与上部大空气孔的平面平行。

上述高灵敏度双样品同步检测光子晶体光纤传感器，所述上部大空气孔和下部大空气孔分别位于纤芯的正上和正下方，半径为5.3μm，与纤芯垂直距离均为6μm。