[发明专利]一种基于单模-多模-单模光纤锥头(SMST)的小型光纤折射率传感器

摘要

本发明公开了一种基于单模-多模-单模光纤锥头(SMST)的小型光纤折射率传感器，采用聚焦等离子束刻蚀的方法以获得平整的光纤锥头，并在多模光纤的锥头端面镀金膜、用聚焦等离子束刻蚀方法在锥头区域刻蚀光栅以提高反射率。本发明发挥了锥形过渡区和锥头区导模(即多模干涉)的有效折射率对外部介质折射率变化的敏感性，具有较高的折射率测量灵敏度，SMST的空间分辨率较高，可插入窄孔，并且具有尺寸小巧、加工方便、线性响应、易于与其他光纤组件连接以及低成本等优势，可广泛应用于化学和生物传感等领域。

主权项

一种基于单模‑多模‑单模光纤锥头(SMST)的小型光纤折射率传感器，其特征在于，包括一个超连续宽带(SC)光源(1)、一个环形器(2)、一个单模‑多模‑单模光纤锥头(3)、一个光谱分析仪(4)；所述的单模‑多模‑单模光纤锥头(3)包括一根输入/输出单模光纤(5)、一根带有光栅结构(12)的多模光纤锥头(6)和镀在锥头端面作为反射镜的金膜(7)以及光纤包层(8)；超连续宽带(SC)光源(1)、环形器(2)、单模‑多模‑单模光纤锥头(3)和光谱分析仪(4)构成一个小型光纤折射率传感器，一根输入/输出单模光纤(5)、一根带有光栅结构(12)的多模光纤锥头(6)、镀在锥头端面作为反射镜的金膜(7)和光纤包层(8)集成于一体，构成单模‑多模‑单模光纤锥头(3)；超连续宽带(SC)光源发出的波长在450nm—1800nm的光通过光纤(9)进入环形器(2)后，经光纤(10)到达单模‑多模‑单模光纤锥头(3)；在带有光栅结构的多模光纤锥头(6)的纤芯中，部分LP0m模会与光纤包层(8)中的高阶模在锥形区开始的位置发生耦合并在单模‑多模‑单模光纤锥头(3)中的周期性光栅结构(12)和金膜(7)处发生反射；反射回来的光通过光纤(10)传输到环形器(2)中，并从光纤(11)中传输到光谱分析仪(4)中，从而通过光谱分析仪(4)中测得外部介质折射率。