[发明专利]光子晶体光纤局域表面等离子共振传感器

权利要求书

1.一种光子晶体光纤局域表面等离子共振传感器，其特征是，在光子晶体光纤中填充一种复合金属纳米材料，该复合金属纳米材料由50纳米厚的银层/200纳米厚的熔融石英层/半径50纳米的银柱这样一个复合结构构成，这种复合金属纳米材料随着待测液体填充到光子晶体光纤的空气孔中，当宽谱光源或单色光源的光入射到光子晶体光纤中，因金属内部自由电子的协同振荡而产生局域表面等离子体共振，该复合金属纳米材料结构表面的局域电磁场被极大增强，展现出强烈的局域表面等离子体共振吸收，当待测液体的折射率发生改变时，通过探测输出光谱的变化或者光强变化达到检测待测液体的动态变化信息目的。

2.根据权利要求1所述的光子晶体光纤局域表面等离子共振传感器，其特征是，复合结构整体为一个圆柱体，中心为50纳米银柱，依次再镀上200纳米厚度的熔融石英层和50纳米的银层。

3.根据权利要求1所述的光子晶体光纤局域表面等离子共振传感器，其特征是，采用高功率超连续谱光纤激光器作为宽谱光源，其出射的光耦合至单模光纤中，再经过耦合器按光功率均分为两路，两路的光子晶体光纤中均填充掺有复合金属纳米材料的水溶液，但是水溶液的折射率不同，其中一路光子晶体光纤中的溶液的折射率为1.33，作为参考信号光路，另一路中的待测液体的折射率可变，作为探测光信号光路，最后利用宽谱光谱仪接收两条光路的光信号，在光谱仪的显示屏上即会显示两条具有不同共振峰位置的光谱，最后利用计算机进行数据处理。

4.根据权利要求1所述的光子晶体光纤局域表面等离子共振传感器，其特征是，所述的光子晶体光纤的背景材料是熔融石英或聚合物材料。

5.根据权利要求1所述的光子晶体光纤局域表面等离子共振传感器，其特征是，所述的复合金属纳米材料为：50纳米厚的银层/200纳米厚的中间介质层/半径50纳米的银柱，中间介质层的材料与光子晶体光纤的背景材料一致，金属壳选择金或银，其介质层厚度及银层厚度均可以改变。

6.根据权利要求1所述的光子晶体光纤局域表面等离子共振传感器，其特征是，所述的探测光信号光路的构成为：复合金属纳米材料与被测水溶液一起填充到光子晶体光纤中，填充的复合金属纳米材料的浓度相同，但填充的水溶液的折射率不同。

7.根据权利要求1所述的光子晶体光纤局域表面等离子共振传感器，其特征是，当入射光子频率与金属自由电子的集体振荡频率发生共振产生共振损耗峰，则限制损耗：

α_loss＝10lge·α＝4.343α＝8.686k₀Im(n_eff)

式中：α＝2k₀Im(n_eff)表示衰减系数，k₀＝2π/λ，λ为入射光波长，n_eff为基模的有效折射率，Im表示取n_eff的虚部。