[发明专利]基于等离子谐振腔的光纤表面等离子体传感器

摘要

本发明涉及基于等离子谐振腔的光纤表面等离子体传感，其特征包括宽带光源、光隔离器、偏振控制器、2×1耦合器、传输光纤、光纤布拉格光栅(FBG)、锥区镀有金膜的拉锥光纤SPR传感器、全反射膜、光电探测器、数据采集卡(DAC)、PC机以及脉冲调制器；所述等离子腔由光纤布拉格光栅(FBG)、锥区镀有金膜的拉锥光纤SPR传感器和全反射膜组成，镀金膜的拉锥光纤锥区为等离子产生区和SPR传感区，P偏振光在腔体内来回振荡，增大谐振波长发生SPR的几率，提高SPR耦合效率和强度检测灵敏度；SPR传感区金膜外镀特异性膜，实现特异性物质高灵敏度强度检测。本发明提出一种具有实用、低成本、高灵敏度、强度检测的基于等离子谐振腔的光纤表面等离子体传感器。

主权项

基于等离子谐振腔的光纤表面等离子体传感器，其特征是在于基于光纤布拉格光栅和全反射镜构成等离子体腔体结构，产生表面等离子谐振波长的P偏振光在等离子腔体内形成多次振荡，通过脉冲调制器控制宽带光源输出的脉冲序列，检测在相同脉冲序列、不同样品折射率时，输出光强变为原输入光强的时所需要的时间，不同的折射率对应不同的时间，从而可通过时间推测折射率的大小，实现对被测样品折射率的传感；所述的基于等离子谐振腔的光纤表面等离子体传感器传感器主要包括宽带光源、光隔离器、偏振控制器、2×1耦合器、传输光纤、光纤布拉格光栅、锥区镀有金膜的拉锥光纤SPR传感器、全反射膜、光电探测器、数据采集卡、PC机以及脉冲调制器；所述的宽带光源的输出端与光隔离器相连，光隔离器的输出端与偏振控制器相连，2×1耦合器的两端口的一端分别与偏振控制器的输出端和光电探测器输入端相连，2×1耦合器的一端口一端与传输光纤的一端相连，传输光纤的另一端与光纤布拉格光栅的一端相连，锥区镀有金膜的拉锥光纤SPR传感器未镀膜的一端与光纤布拉格光栅的输出端相连，锥区镀有金膜的拉锥光纤SPR传感器的另一端镀有全反射膜，数据采集卡分别与光电探测器输出端、脉冲调制器输入端以及PC机相连；脉冲调制器、宽带光源、光隔离器以及偏振控制器组成时序脉冲的P偏振光的发生区；光隔离器隔离度大于等于28dB；偏振控制器工作波长为1260‑1625nm；表面等离子谐振腔由光纤布拉格光栅、锥区镀有金膜的拉锥光纤SPR传感器和全反射膜组成，光纤布拉格光栅工作波长大于SPR谐振波长的中心波长，且位于谐振波长的正线性区内，或者光纤布拉格光栅工作波长小于SPR谐振波长的中心波长，且位于谐振波长的负线性区内，光纤布拉格光栅对谐振波长的P偏振光的反射率在5％～30％之间，锥区镀有金膜的拉锥光纤SPR传感器的锥区直径小于等于12μm，全反射膜对谐振波长的反射率大于等于95％，镀有金膜锥区作为等离子产生区和SPR传感器，金膜的厚度在20nm～100nm之间，表面粗糙度的均方根小于等于5nm；光电探测器、数据采集卡以及PC机组成信号解调部分；信号解调部分包括整形、滤波、放大功能。