[发明专利]高灵敏度微纳光纤复合型微腔生化传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种高灵敏度微纳光纤复合型微腔生化传感器，由一根微纳光纤（4）和在其内部的第一光纤内部反射镜（1）、第二光纤内部反射镜（2）、和微纳光纤F-P腔（3）以及一个结型微纳光纤环形腔（5）构成，其特征在于：所述微纳光纤（4）是通过火焰加工单模光纤制成的，第一光纤内部反射镜（1）和第二光纤内部反射镜（2）分别是通过飞秒脉冲激光沿微纳光纤（4）内部纤芯的径向改变光纤的折射率形成的反射面；由结型微纳光纤环形腔（5）和微纳光纤F-P腔（3）构成微纳米光纤复合型微腔；该微纳米光纤复合型微腔由于其Fano谐振谱线而在中心波长处具有极大的变化斜率，陡峭的斜率可以把微小的环境参量变化转化为大的可探测的强度变化，极大地提高了生化传感器的灵敏度，可实现快响应速度和高灵敏度的微纳米量级生化测量。

2.一种高灵敏度微纳光纤复合型微腔生化传感器的制造方法，用于制作根据权利要求1所述的高灵敏度微纳光纤复合型微腔生化传感器，其特征在于：将普通单模光纤进行熔融制成微纳光纤（4），并且在微纳光纤内部用飞秒激光制作两个反射镜，然后在两个反射镜之间打结，最终制成由微纳光纤F-P腔（3）和结型微纳光纤环形腔（5）构成的微纳光纤复合型微腔，其中微纳光纤直径在微纳米量级；其操作步骤如下：

1）微纳光纤制备：用氢氧火焰（6）作为热源对一段长2米                                               0.2米的单模光纤（7）进行熔融制成微纳光纤：在此单模光纤中间剥去长3厘米0.3厘米的涂覆层，并用酒精擦拭干净裸纤部分（8），放置在间距为5cm0.5cm的光纤夹具（9）上，尾纤的一端连接到宽带光源（10），另一端连接至光功率计（11），用以监控单模光纤在熔融过程中的损耗变化情况；通过热源的氢气流量和火焰温度的优化设定，保证所制得的微纳光纤（12）均一性；

2）飞秒激光制作微纳光纤复合型微腔：将制备的微纳光纤（12）置于三维移动平台（13）上，使微纳光纤（12）轴向垂直于飞秒脉冲激光光束（14）的传输方向；飞秒脉冲激光（15）通过显微镜的物镜（16）聚焦于光纤熔锥锥腰的中心，三维移动平台沿飞秒脉冲激光传输方向移动，使飞秒脉冲激光的聚焦点沿光纤径向扫描光纤熔锥的锥腰，从而飞秒激光刻写区域覆盖光纤熔锥锥腰区的纤芯，即单个反射面制备完毕；每制作一个反射面时，三维移动平台的移动距离为锥腰直径的二分之一，移动速度为0.7-0.9 μm/s；控制台沿x轴向锥腰另一端移动所需腔长的距离，完成第二个反射面的制备；在制备好的两个反射面之间对微纳光纤打结，制成由微纳光纤F-P腔（3）和结型微纳光纤环形腔（5）构成的微纳光纤复合型微腔。