(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210222814.4 (22)申请日 2022.03.07 (71)申请人 哈尔滨理工大 学 地址 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学 府路52号 (72)发明人 李苗苗　张留洋　刘晓彤　 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/41(2006.01) G01N 21/552(2014.01) G01N 21/59(2006.01) (54)发明名称 一种基于SPR增强的光纤传感器 (57)摘要 本发明提供了一种基于SPR增强的光纤传感 器， 涉及光纤传感技术领域， 具体涉及一种基于 SPR增强的光纤传感器。 本发明是为了解决在光 纤传感领域中， 现有光纤传感器灵敏度低、 结构 复杂、 制作复杂、 器件尺寸较大等问题。 本发明包 括宽带光源、 涂覆周期性金膜的D型光纤、 光谱 仪。 对光纤进行侧面抛光除去部分光纤包层得到 D型光纤， 在抛光表面处涂覆一层周 期性金膜以 激发SPR效应， 使产生的SPR效应相干叠加， 达到 增强SPR的效果， 从而实现对待测物质折射率的 检测。 本发明与其他SPR传感装置相比具有制备 简单、 成本低、 高品质因子等特点， 可广泛应用于 生化传感、 环境 监测等领域。 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 CN 114441445 A 2022.05.06 CN 114441445 A 1.一种基于SPR增强的光纤传感器， 其特征在于： 它包括了宽带光源(1)、 涂覆周期性金 膜的D型光纤(2)、 光谱仪(3)； 所述D型光纤(2)为经过侧面抛光除去部分光纤包层(2 ‑1)的D 型光纤(2)， 所述周期性金膜(2 ‑3)涂覆于D型光纤纤芯(2 ‑2)的表面； 所述宽带光源(1)的光 经过D型光纤(2)时， 会在纤芯(2 ‑2)表面产生SPR， 所述周期性金膜(2 ‑3)会使产生的SPR进 行相干叠加， 从而达 到增强SPR的效果； 所述 光谱仪(3)用来记录光纤末端输出光的透射谱。 2.根据权利要求1所述的一种基于SPR增强的光纤传感装置， 其特征在于： 所述D型光纤 为经过侧面抛光除去部分光纤包层(2 ‑1)的D型光纤(2)。 3.根据权利要求1所述的一种基于SPR增强的光纤传感装置， 其特征在于： 所述涂覆膜 层为周期性金膜(2 ‑3)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114441445 A 2一种基于SP R增强的光纤传感器 技术领域 [0001]本发明涉及光纤传感领域， 具体涉及一种基于S PR增强的光纤传感器。 背景技术 [0002]表面等离子共振(Surface  Plasmon Resonance， SPR)是在20世纪90年代逐渐发展 起来的， 表面等离子体共振是一种光学现象。 多年来， 表面等离子体共振技术应用于生物传 感器的研究热度很高。 基于SPR技术的传感器对外界环 境折射率的变化十 分敏感， 由于其具 有高灵敏度、 分辨率高、 动态范围广、 能进行实时检测、 易于制作等优点而被广泛应用于生 物、 化学和医疗等领域。 [0003]光纤SPR传感器的工作原理与棱镜耦合型SPR传感器类似， 它们的区别在 于产生倏 逝波的界面不同， 光纤SPR传感器是将棱镜与金属膜界面换成光纤与金属膜界面， 光在玻璃 界面处发生全 反射产生倏逝波， 倏逝波的频率和波束与金属表面自由电子振荡产生的表面 等离子体波(Surface  PlasmonWave， SPW)频率和波 束相等时， 激发产生了S PR。 [0004]去除装置中光纤中间部分的包层， 在其裸 露区域涂覆周期 性金膜以增强SPR， 这种 基于SPR的光纤传感器最早在1993年被Jorgenson提出。 自此之后， 各种基于SPR的光纤传感 装置被提出， 在报道的传感装置中， 用D型抛光光纤研制的传感器因其制备简单而受到广泛 关注， 灵敏度高， 结构性能良好， 使用寿命长 。 发明内容 [0005]本发明目的是提供一种基于SPR增强的光纤传感器， 是为了解决现有光纤传感器 灵敏度低、 结构复杂、 制作复杂、 器件尺寸较大的问题。 [0006]本发明提出了一种基于SPR增强的光纤传感器， 其特征在于： 它包括了宽带光源 (1)、 涂覆周期性金膜的D型光纤(2)、 光谱仪(3)； 所述D型光纤(2)为经过侧面抛光除去部分 光纤包层(2 ‑1)的D型光纤(2)， 所述周期性金膜(2 ‑3)涂覆于D型光纤纤芯(2 ‑2)的表面； 所 述宽带光源(1)的光经过D型光纤(2)时， 会在纤芯(2 ‑2)表面产生SPR， 所述周期性金膜(2 ‑ 3)会使产生的SPR进行相干叠加， 从而达到增强SPR的效果； 所述光谱仪(3)用来记录光纤末 端输出光的透射谱。 [0007]当所述宽带光源(1)的光以一定角度 入射至纤芯(2 ‑2)与金属界面时， 光会在此界 面发生全反射， 其中一部分能量会以倏逝波形式进入金属层中， 当入射光的波长或者入射 角为某一个适当值时， 倏逝波会与表面等离子体波满足相位匹配， 此时倏逝波与表面等离 子体波之间发生共 振。 [0008]当倏逝波与表面等离子体波发生共振时， 入射光波中满足共振条件的光能量转化 为等离子体波振荡能量， 使反射能减少， 最终在光谱仪(3)的透射谱中出现共振吸收峰。 经 过SPR传感区的透射光继续沿着涂覆周期性金膜(2 ‑3)的纤芯(2 ‑2)表面传播， 会使产生的 SPR相干叠加， 从而达 到增强SPR的效果， 实现对待测物质折 射率的检测。 [0009]本发明中， 所述D型光纤为经 过侧面抛光除去部分光纤包层(2 ‑1)的D型光纤(2)。说　明　书 1/2 页 3 CN 114441445 A 3