[发明专利]基于倾斜光纤光栅表面等离子体共振的传感装置及其参数优化方法

摘要

本发明提供一种基于倾斜光纤光栅表面等离子体共振的折射率传感装置，包括宽带光源、起偏器、偏振控制器、光隔离器、由极大倾角长周期光纤光栅及金属膜形成的传感探头以及光谱分析仪。宽带光源产生宽波段入射光，经起偏器、偏振控制器和光隔离器后输出单一偏振光，并导入至参数优化的传感探头中，偏振光在传感探头中耦合至低阶或高阶偏振包层模式并在输出端产生相应的谐振峰；其中，s偏振光仅耦合至s偏振低阶或高阶包层模式，p偏振光耦合至低阶或高阶p偏振包层模式并在金属膜内激励起等离子体共振波；通过光谱分析仪记录输出光谱的谐振波长随待测样品折射率的变化情况，实现待测样品检测。本发明传感装置有效增强了待测样品与表面等离子体共振波的互作用程度，提升传感灵敏度和分辨率。

主权项

1.一种基于倾斜光纤光栅表面等离子体共振的传感装置，其特征在于，包括：/n一宽带光源(1)，用于产生一定宽波段的入射光；/n一起偏器(2)，用于将所述宽带光源(1)形成的入射光偏振为单一偏振方向的偏振光；其中，所述偏振光为p偏振光和s偏振光；/n一偏振控制器(3)，用于允许所述单一偏振方向的偏振光通过；/n一光隔离器(4)，用于阻止与所述单一偏振方向的偏振光传播方向相反的光通过；/n一由极大倾角长周期光纤光栅(51)及其光栅区域表面涂覆有金属膜(52)构成的传感探头(5)，所述传感探头(5)放置于具有待测样品的一反应池(6)中，其一端通过光纤跳线与所述光隔离器(4)相连，用于接收所述单一偏振方向的偏振光，在所述极大倾角长周期光纤光栅(51)内将所述单一偏振方向的偏振光耦合至高阶或低阶偏振包层模式，并产生相应的谐振峰；其中，所述s偏振光仅耦合至s偏振高阶或低阶包层模式后，与所述反应池(6)内的待测样品发生相互作用；所述p偏振光耦合至高阶或低阶p偏振包层模式，并进一步在所述金属膜(52)内激励起与所述待测样品密切相关的表面等离子体共振波后，且与所述反应池(6)内的待测样品发生相互作用；/n一光谱分析仪(7)，所述光谱分析仪(7)通过光纤跳线与所述传感探头(5)的另一端相连，用于记录所述传感探头(5)的输出光谱随所述待测样品参数变化的变化情况，并通过确定所述传感探头(5)输出光谱的谐振波长随所述待测样品参数变化的漂移范围来实现对所述待测样品的检测。/n