一种基于SPR镀金属膜双峰谐振液体传感器的制造方法

摘要

本发明公开了一种基于SPR镀金属膜双峰谐振液体传感器的制造方法，该方法步骤为：1）刻制双峰长周期光纤光栅；2）确定金属膜镀制厚度；3）光纤光栅包层镀金属膜；4）传感头制作；5）双峰信号检测。本发明提供了一种小型化、高集成、可遥测的高灵敏镀膜光纤光栅液体传感器的制造方法，有效利用了金属膜与液体介质界面处的SPR效应以及光纤光栅双峰谐振效应，应用这种方法所制造的传感器，对检测液体具有很高的灵敏度，对液体折射率的测量分辨率可高达10-7；由于它集中了SPR效应、双峰谐振效应及光纤光栅传感的优点，可望在光化学传感器中得到广泛的应用。

主权项

一种基于SPR镀金属膜双峰谐振液体传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤： 1）刻制双峰长周期光纤光栅：刻制双峰长周期光纤光栅的具体方法是：a）根据耦合模理论，由模拟给出的谐振波长与光栅周期关系曲线，选定光纤宽带光源波长在1250~1650nm内出现两谐振波长时对应的光栅周期作为刻制光栅的周期；b）采用逐点写入法，在预先载氢的光纤上按照上述选定的光栅周期刻制双峰长周期光纤光栅，再在恒温炉中进行退火，以提高写入光栅的稳定性；2）确定金属膜镀制厚度：确定金属膜镀制厚度的具体方法是：a）描绘出双峰谐振波长间距的变化率与液体折射率变化率之比的灵敏度Sn与液体折射率和金属膜厚度之间关系的三维曲面图；b）根据三维曲面图作出灵敏度Sn＝10的等高线，根据监测液体的折射率随液体浓度在其附近波动的参考值，确定灵敏度高于10所要求的金属膜厚度；3）光纤光栅包层镀金属膜：光纤光栅包层镀金属膜的具体方法是：采用真空溅射法在刻制好的双峰长周期光纤光栅上镀制金属膜；膜厚通过晶振法控制，为保证柱形光纤包层表面镀制的金属膜厚度均匀，光纤固定在镀膜机内的“行星”夹具上，使光纤不仅绕夹具的中心轴公转，而且以更大的转速绕其中心轴自转；4）传感头制作：传感头制作的具体方法是：采用小型渐变折射率透镜，即自聚焦透镜，保持两自聚焦透镜相隔一定距离，准直后固定在铝条上，构成传感头；5）双峰信号检测：双峰信号检测的具体方法是：a）根据双峰谐振波长分别选择两块窄带滤光片置于传感头后；b）传感头与液体接触后，将双峰偏移后检测到的信号分别与初始信号进行差分比较；c）差分比较后的信号输出至加法器，再与参考信号经比较器比较后触发报警电路。