[实用新型]具有表面波导的单模光纤及SPR生物传感器

说明书

本实用新型公开了一种具有表面波导的单模光纤及SPR生物传感器，该单模光纤包括：构成全反射条件的纤芯和包层，其中，包层包覆纤芯，且该包层内包含表面波导；该表面波导贴近包层的表面，且表面波导采用飞秒激光直写波导技术写制，表面波导用于产生激发SPR效应的强倏逝场，不会破坏光纤的物理结构，使得单模光纤具有较强的机械强度，且由于单模光纤内包含表面波导，使得能够将光纤纤芯内的光波能量引导至光纤表面，产生强倏逝场，且制作简单，激发效率高。进一步的，包含上述单模光纤的SPR生物传感器也将避免物理结构被破坏，机械强度低的问题，其还具有激发SPR效应的效率高，制备工艺简单等优点。

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种具有表面波导的单模光纤、SPR生物传感器。

背景技术

目前，市场上具有多种常见的光纤表面等离子体子共振(Surface PlasmonResonance，SPR)传感器，例如微纳光纤耦合型SPR传感器，侧边抛磨光纤耦合型SPR传感器、倾斜光纤光栅耦合型SPR传感器及光子晶体光纤耦合型SPR传感器。然而上述SPR传感器存在各种各样的问题。具体如下：

其中，微纳光纤耦合型SPR传感器是将多模光纤或者单模光纤进行拉伸变细，当波导细到一定程度时，表面会产生较强的倏逝场，在锥区表面沉积一定厚度的金属层，倏逝场便能有效激发等离子体元发生共振，产生SPR效应。然而，该微纳光纤耦合型SPR传感器的缺点是：对光纤进行拉锥变细后破坏了其固有的物理结构，降低了传感器的机械强度。

其中，侧边抛磨光纤耦合型SPR传感器是对光纤圆柱面的一侧加工抛磨平面，使得纤芯传输光波模式的倏逝场到达这个平面，进而进入抛磨区表面沉积的金属层，激发金属层内的等离子体共振，产生SPR效应，但是仍然存在缺点，即：在不同程度上破坏了光纤固有的物理结构，极大地降低了传感器的机械强度，无法在许多应用场合使用。

其中，对于倾斜光纤光栅耦合型SPR传感器，倾斜光纤光栅各阶包层模在包层与外部介质的分界面上发生全反射，利用全反射产生的倏逝波来激励表面等离子体发生共振，产生SPR效应，但是仍然存在缺点：全反射产生的倏逝波较弱，激发SPR效应的效率较低。

其中，光子晶体光纤耦合型SPR传感器，是利用光子晶体光纤的无截止单模特性和可控的倏逝场渗透能力激发等离子体共振。通过在光子晶体光纤的空气孔内镀上膜，将液体填充在该空气孔内来测量液体的折射率。然而，缺点为：需要在光纤内部镀膜，工艺较为复杂，测试时需要将被测溶液精确注入光纤内部，操作较为繁琐。

综上，现有的光纤SPR传感器存在破坏了光纤的物理结构，降低了机械强度，或者激发SPR效应的效率低，或者制备工艺复杂的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种具有表面波导的单模光纤及SPR生物传感器，旨在解决现有技术中光纤SPR传感器的物理结构被破坏，降低了机械强度，激发SPR效应的效率低，制备工艺复杂等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种具有表面波导的单模光纤，所述单模光纤包括构成全反射条件的纤芯和包层，所述包层包覆所述纤芯，所述包层内包含表面波导；

所述表面波导贴近所述包层的表面，且所述表面波导是采用飞秒激光直写光波导技术写制，所述表面波导用于产生激发SPR效应的强倏逝场。

可选的，所述包层内还包含分束器及合束器，所述表面波导的一端与所述分束器的一端连接，所述表面波导的另一端与所述合束器的一端连接；

所述分束器的另一端及所述合束器的另一端均与所述纤芯平行且距离小于或等于预设距离，或者均写入所述纤芯，或者与所述纤芯形成预设夹角；

所述分束器及所述合束器均采用飞秒激光直写波导技术写制。

可选的，所述分束器包括第一直线波导及第一S型波导，所述合束器包括第二直线波导及第二S型波导；