一种光纤表面等离子体共振传感器、检测系统及方法

摘要

本发明提供了一种光纤SPR传感器、检测系统和检测方法。所述光纤SPR传感器包括一具有平面壁和曲面侧壁的全固态折射率引导型光子晶体光纤，所述全固态折射率引导型光子晶体光纤的横截面呈D形，所述平面壁上具有一传感层。本发明在D形光子晶体光纤表面制备传感平面，通过控制SPR传感平面与光纤纤芯的距离调节表面等离子体共振的激发强度，同时利用电磁波的水平和垂直分量干涉，实现相位敏感测量。该传感器制备工艺简单可靠，灵敏度非常高，抗干扰能力强，分辨率远好于传统波长解调方式的光纤表面等离子体共振检测装置,因此具有很强的应用价值。

主权项

一种光纤SPR检测系统，其特征在于，所述光纤SPR检测系统沿光路方向依次包括：光源、起偏器、相位延迟器、准直器、样品池、光纤SPR传感器、检偏器、探测器、锁相放大器以及PC系统；所述光纤SPR传感器浸泡于充满待检测溶液的样品池中，所述样品池设有进液口和出液口，检测时待检测溶液持续从进液口流进、从出液口流出；所述光纤SPR传感器包括一具有平面壁和曲面侧壁的全固态折射率引导型光子晶体光纤，所述全固态折射率引导型光子晶体光纤的横截面呈D形，所述平面壁上具有一传感层，所述传感层为纳米级厚度的金膜；所述光纤SPR传感器两端分别连接有入射光纤和出射光纤，用于接收和输出传感光，在满足相位匹配的条件下，传感光在传感层表面激发表面等离子体波产生共振，其共振位置随外界环境的折射率变化而移动，同时传感光的相位发生变化；所述PC系统用于采集锁相放大器的信号，获取传感分量由于SPR共振所产生的相位变化，并通过控制相位延迟器的周期实现循环检测，获得相位随时间的变化信息，以求得待检测溶液的浓度或反应的动力学常数；所述光源为可调谐相干光源，用于输出单色相干光作为传感光；所述起偏器为45度起偏器，用于调制所述传感光，使之水平和垂直分量等幅值；所述相位延迟器用于控制传感光的相位，使得光的水平分量或垂直分量产生周期调制的相位延迟；所述准直器用于将经相位延迟器后在自由空间传输的光进行准直处理，以使之耦合进入光纤SPR传感器的入射光纤；所述检偏器为45度检偏器，用于使所述光纤SPR传感器在非SPR效应时的出射光纤所输出光的水平和垂直偏振光分量的幅值相等；所述探测器用于探测所述检偏器的输出光的强度变化；所述锁相放大器以相位延迟器的调制函数信息作为参考信号，滤波并提取由于传感器表面共振效应所产生的相位变化。