[发明专利]一种高效激发金属化光纤表面增强拉曼散射的方法

摘要

本发明涉及一种高效激发金属化光纤表面增强拉曼散射的方法，利用柱状矢量光场，作为激发光，从光纤内部诱导金属化光纤表面增强拉曼散射(SERS)效应。利用高SERS活性金属化锥形光纤作为探针，相比线偏振光激发，柱状矢量光场可以显著增强电磁场从而提高SERS探测灵敏度。柱状矢量光场从光纤内部传输至探针末端，在柱状矢量光场和表面等离激元满足波矢匹配的情况下，在镀金属膜光纤针尖的末端实现局域表面等离激元共振，进而提高激发拉曼信号的强度，其中柱状矢量光场利用电控可调谐声致光栅在光纤中直接产生。本发明操作简单，拉曼增强效果显著，同时装置简单易集成，可用于固体粉末、液体、气体三种体系的拉曼信号检测。

主权项

一种高效激发金属化光纤表面增强拉曼散射的方法，其特征在于步骤如下：步骤1、利用可调谐声致光栅法在光纤中直接产生柱状矢量光：将光纤(5)置于前物镜(4)的光路上，前物镜(4)的入射光路上依次设有线偏振光源(1)、带通滤波片(2)和半波片(3)；滤模器(6)设于光纤(5)位于前物镜(4)一端，超声波发生器(8)的输出端加载于光纤(5)中部，其输入端连接射频发生器(7)；启动线偏振光源(1)和射频发生器(7)，超声波发生器产生的超声波耦合到光纤中传输，在光纤中形成线偏振光栅进行调制，通过旋转半波片(3)以调节光源出射光的偏振方向，同时调节射频发生器(7)的频率直至满足模式匹配，从而将纤芯中的矢量基模转换为柱状矢量光场；步骤2、利用火焰拉锥法和光诱导化学沉积法制备金属化光纤探针：采用火焰拉锥法在光纤(5)的一端制备光纤锥，再采用光诱导无电沉积法在锥形光纤表面镀贵金属，得到光纤(5)的一端的金属化光纤探针(9)；步骤3、利用光纤中柱状矢量光激发金属化光纤表面增强拉曼光谱：将金属化光纤探针(9)竖直浸入含有被测物质的液体中，或将含有被测物质的液体或者固体粉末涂敷在金属化光纤探针(9)表面，将具有金属化光纤探针(9)的光纤(5)置于步骤1所述光路的前物镜(4)光路上，金属化光纤探针(9)前端设有后物镜(10)，后物镜(10)的射出光路上依次设有长波通带边滤波片(11)、光纤适配器(12)和拉曼光谱仪(13)；启动线偏振光源(1)和射频发生器(7)，超声波发生器产生的超声波耦合到光纤中传输，在光纤中形成线偏振光栅进行调制，通过旋转半波片(3)以调节光源出射光的偏振方向，同时调节射频发生器7的频率直至满足模式匹配，从而将纤芯中的矢量基模转换为柱状矢量光场；金属化光纤探针(9)的出射信号通过后物镜(10)准直之后，被长波通带边滤波片(11)滤除激发光，产生的拉曼信号经光纤适配器(12)收集，被拉曼光谱仪(13)处理。