[发明专利]高灵敏度双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器

说明书

本发明公开一种高灵敏度双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器，包括基底，在基底中心布设中心空气孔，中心空气孔周围设置四层小空气孔，距离中心空气孔最近的为第一层小空气孔，向外依次为第二层小空气孔、第三层小空气孔和第四层小空气孔，中心空气孔的上部和下部对应的第三层小空气孔删除部分形成上纤芯C₁和下纤芯C₂，在上纤芯C₁上方设置上部大空气孔A，在上纤芯C₂下方设置下部大空气孔B，上部大空气孔A和下部大空气孔均为D型大空气通道，D型大空气通道的平面均对应中心空气孔设置，且D型大空气通道的平面上均沉积金纳米层。此结构不具有旋转对称特性，很大程度上降低光纤损耗，更利于应用在传感器生产实践中。

技术领域

本发明涉及光子晶体光纤领域，具体涉及基于表面等离子体共振的双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器。

背景技术

光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber，PCF）传感器因其体积小，抗电磁干扰能力强，灵敏度高以及在恶劣环境下易于适应等优点而受到广泛关注。表面等离子体共振（Surface Pasmon Resonance，SPR）技术促进了光子晶体光纤的发展。当光在介质表面传播产生倏逝波，倏逝波会引起金属表面的自由电子产生表面等离子体，表面等离子体与倏逝波相匹配时会发生表面等离子体共振。由于共振振荡对边界附近的任何微小的折射率变化都异常敏感，因而，SPR是一种很有前景的传感检测手段。在2006年，Hassani和Skorobogatiy第一次提出PCF-SPR传感器，将表面等离子体共振技术和光子晶体光纤结合运用于传感器检测领域，具有高灵敏度、有效模式面积小、高非线性以及高双折射等特点，引起各界人士的关注。随着科学技术的发展，PCF-SPR生物传感器的设计引起了环境监测，水质量检测，医疗检测，食品质量检测等领域研究人员的关注。

发明内容

本发明的目的是提出一种高灵敏度双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器，有效解决关于微流体填充操作复杂、检测效率低、灵敏度低等问题，另外此结构不具有旋转对称特性，很大程度上降低光纤损耗，更利于应用在传感器生产实践中。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种高灵敏度双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器，包括基底，在基底中心布设中心空气孔，中心空气孔周围设置四层小空气孔，距离中心空气孔最近的为第一层小空气孔，向外依次为第二层小空气孔、第三层小空气孔和第四层小空气孔，中心空气孔的上部和下部对应的第三层小空气孔删除部分形成上纤芯C₁和下纤芯C₂，在上纤芯C₁上方设置上部大空气孔A，在上纤芯C₂下方设置下部大空气孔B，上部大空气孔A和下部大空气孔均为D型大空气通道，D型大空气通道的平面均对应中心空气孔设置，且D型大空气通道的平面上均沉积金纳米层。

上述高灵敏度双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器，D型大空气通道的平面上均匀沉积相同厚度的金纳米层。

上述高灵敏度双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器，所述四层小空气孔呈辐射状正六角形排列，小空气孔半径为0.4 μm，相邻小空气孔中心之间的间距为2 μm。

上述高灵敏度双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器，上纤芯C₁、下纤芯C₂与中心空气孔的垂直距离均为3.464 μm。

上述高灵敏度双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器，上部大空气孔A位于上纤芯C₁的正上方，下部大空气孔B位于下纤芯C₂的正下方，上部纤芯C₁和下部纤芯C₂的半径均为5.29 μm，与中心空气孔的垂直距离均为6.2 μm。

上述高灵敏度双芯双样品同步检测的光子晶体光纤传感器，上部大空气孔A的平面上镀金纳米层的厚度和下部大空气孔B的平面上镀金纳米层的厚度均为40 nm。