[发明专利]可同步激发SPR的超特性多单模光纤并联传感系统

说明书

本发明涉及一种光纤传感系统，具体涉及一种可同步激发SPR的超特性多单模光纤并联传感系统，所述并联传感系统由三根并联的单模光纤组成，所述单模光纤由包层和纤芯组成，其中两侧的单模光纤的包层单侧抛光，中间的单模光纤的包层双侧抛光，包层的抛光面涂覆有金膜；包层的半径为7.5mm，纤芯的半径为4.1mm，金膜的厚度为40nm，包层的背景材料为二氧化硅，单模光纤为折射率引导型光纤。该光纤传感系统光学性能好，制造工艺简单，鲁棒性强。

技术领域：

本发明涉及一种光纤传感系统，具体涉及一种可同步激发SPR的超特性Multi-SMFs（多单模光纤）并联传感系统。

背景技术：

随着生化研究，医疗诊断，材料科学，纳米光子学和环境监测等领域对检测样品折射率的需求日益增长，SPR 技术被广泛应用于光学传感技术研究领域。表面等离子体共振（SPR）是一种奇特的的物理光学现象，具体涉及电磁表面波的共振激发和金属中自由电子的集体振荡。当在金属-介质界面上激发时，电磁波能量被吸收，在共振波长处可以得到一个较窄的吸收峰，而它对周围环境中介质折射率的微小变化极其敏感，可有效对待测样品产生快速响应，实现高灵敏度和分辨率表达。因此，凭借其实时免标记监测、输出特性优良、高选择性、检测成本低廉等杰出特点备受青睐，被广泛应用于化学、生物、医学及其交叉学科领域对待测样品进行检测分析。

近年来，多种类型的SPR传感平台相继被提出，依据激发方式的不同可分为棱镜型、光纤型和光栅型。虽然棱镜型 SPR传感平台具有灵敏度高、稳定性好、易激发等优点而已获得部分商业化应用，但是这种棱镜耦合型结构存在测量系统体积大、传感元件尺寸大以及不能远程监控等缺点，不能满足微型化、集成化、智能化发展的需求，限制了其广泛应用。为了满足上述客观需求，表面等离子体材料涂覆光纤型SPR 传感结构逐渐受到重视。光纤是由纤芯和包层构成的一种圆柱型波导，纤芯的折射率高于包层的折射率，光纤内传输的光波在纤芯和包层界面满足全内反射条件而被约束在其中。这种依附于光纤型SPR传感结构不但体积小、需检测样品量小、无需大尺寸棱镜，而且能够具有远程监测的能力，为SPR 传感器的微型化研究开辟了新路径，促进了各类光纤 SPR 传感技术的长足发展。

光纤型 SPR传感器又可分为普通单模光纤型、多模光纤型、光纤布拉格光栅型、倾斜光纤光栅型以及光子晶体光纤型。在众多的光纤 SPR传感器中，普通单模光纤型和光子晶体光纤型备受关注，前者的优势在于成本低、商业生产制造成熟、抗恶劣环境干扰能力强，但基于普通单模光纤型SPR传感器所呈现出的灵敏度、分辨率等光学特性相对差；而基于光子晶体光纤型 SPR传感器因其包层内空气孔排布和结构设计的灵活、可调的色度色散以及良好的非线性等杰出特性在研究领域内掀起了“学术浪潮”，各式各样的优化型结构先后被提出，但其劣势在于难以实现按照所需对不同结构进行工艺制造和批量生产并且成本昂贵、光纤内部空气孔易受外界环境干扰而塌陷。

发明内容：

本发明弥补和改善了上述现有技术的不足之处，提供一种可同步激发SPR的超特性Multi-SMFs（多单模光纤）并联传感系统，该光纤传感系统光学性能好，制造工艺简单，鲁棒性强。

本发明采用的技术方案为：一种可同步激发SPR的超特性Multi-SMFs并联传感系统，所述并联传感系统由三根并联的单模光纤组成，所述单模光纤由包层和纤芯组成，其中两侧的单模光纤的包层单侧抛光，中间的单模光纤的包层双侧抛光，包层的抛光面涂覆有金膜；包层的半径为7.5mm，纤芯的半径为4.1mm，金膜的厚度为40nm。

进一步地，所述包层的背景材料为二氧化硅。

进一步地，所述单模光纤为折射率引导型光纤。

进一步地，可同步激发SPR的超特性Multi-SMFs并联传感系统（SPR和Multi-SMFs分别为表面等离子体共振和多单模光纤的缩写），超特性传感系统是由三根抛光且在抛光面涂覆金膜的单模光纤，包层被腐蚀到合适的半径后对其进行抛光处理，金膜被涂覆在光纤抛光面，三根单模光纤并联构成可同步激发SPR的超特性传感系统