[实用新型]一种三层结构D型光纤SPR传感器

说明书

本实用新型公开了一种三层结构D型光纤SPR传感器，包括D型光纤，所述D型光纤为含有D型段的光纤，所述D型段为一段径向截面为D型的光纤段，D型段的纤芯暴露在D型段的平面上，D型段的平面由下至上依次设有第一金纳米颗粒层、二硫化钨层和第二金纳米颗粒层。本实用新型以WS₂层作为纳米空间，通过平面纳米结构之间的纳米间隙产生的高度增强的局部电磁场也可以增强SPR，提高传感器精度和灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及光学SPR传感器领域，具体涉及一种三层结构D型光纤SPR传感器。

背景技术

这里的陈述仅提供与本实用新型有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

光纤传感技术始于20世纪70年代，伴随光纤通信技术迅速发展起来，光纤传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。光纤传感，包含对外界信号(被测量)的感知和传输两种功能。光纤SPR传感器进行的感知，是外界信号作用于光纤中传输的光波，测量被改变物理特征参量，如强度、波长、频率、相位和偏振态等。通过对光参量变化的测量即可得到外界信号的同步变化信息，这种感知实质上是外界信号对光纤中传播的光波进行的实时调制。

表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance technology,SPR)是应用SPR原理检测生物传感芯片上配位体与分析物作用的一种物理光学技术。表面等离子体是由导电介质和绝缘体介质分界面处的自由电子的集体震荡产生的，金属可以近似看成等离子体，由于电磁振荡形成等离子波。当光以大于临界角入射在光疏介质和光密介质表面时，由于产生表面等离子体共振时将破坏全反射的条件，导致反射光能量急剧下降，在反射光谱上出现共振峰。SPR对靠近导电介质和绝缘体介质分界面处的环境的变化非常敏感，这样，就可以利用光谱共振位置的移动来检测折射率的微小变化，特异性分析生物分子、化学物质成分等。

当未经任何修饰的单层金属层覆盖在传感器核心区作为敏感元件时，传感器没有选择性，只能用于一些简单体系(如乙醇、葡萄糖、蔗糖的水溶液)的测定；在检测物质时，这种传感器灵敏度和精度较低。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种三层结构D型光纤SPR传感器，提高传感器精度和灵敏度。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种三层结构D型光纤SPR传感器，包括D型光纤，所述D型光纤为含有D型段的光纤，所述D型段为一段径向截面为D型的光纤段，D型段的纤芯暴露在D型段的平面上，D型段的平面由下至上依次设有第一金纳米颗粒层、二硫化钨层和第二金纳米颗粒层。

本实用新型设置金纳米颗粒层式传感器具有良好的敏感特性，在D型光纤的D型段的平面由下至上依次设有第一金纳米颗粒层、二硫化钨层和第二金纳米颗粒层，使得二硫化钨层在金纳米颗粒层内形成纳米间隔物，二硫化钨(WS₂)作为典型的半导体过渡金属双卤代烷，具有范德华尔层状结构，每一层都是由S-W-S三明治排列而成的。二硫化钨还具有特殊的性质，例如间接-直接带隙跃迁，谷极化，高载流子迁移率，可调谐激子效应等。首先，以WS₂层作为纳米空间，形成了垂直的等离子体纳米结构，探针分子通过结合该结构提供的致密三维热点而表现出传感器优异的灵敏度。其次，WS₂层还能紧密封装较大的AuNPs，减少杂化等离子体纳米结构对电磁增强的质量损失，同时还可以诱导化学增强，进一步促进SPR行为。第三，以WS₂层作为纳米空间，通过平面纳米结构之间的纳米间隙产生的高度增强的局部电磁场也可以增强SPR，提高传感器精度和灵敏度。

本实用新型的有益效果为：