CN106290305A - 基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底 - Google Patents
基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106290305A CN106290305A CN201610930012.3A CN201610930012A CN106290305A CN 106290305 A CN106290305 A CN 106290305A CN 201610930012 A CN201610930012 A CN 201610930012A CN 106290305 A CN106290305 A CN 106290305A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- shaped optical
- raman scattering
- evanescent field
- optical fibre
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002120 nanofilm Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920005439 Perspex® Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229920005479 Lucite® Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000479 surface-enhanced Raman spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000001210 attenuated total reflectance infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001105 surface plasmon resonance spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明公开了基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，包括有机玻璃层，D形光纤，输出光纤，一分多光纤耦合器，输入光纤，透明纳米膜，纳米金属膜。有机玻璃层上刻有紧密排布的D形光纤槽，D形光纤分别粘合到D形光纤槽；所述的D形光纤为输出光纤末端机械磨制或化学腐蚀制成；所述的输出光纤连接一分多光纤耦合器，一分多光纤耦合器通过输入光纤连接激光光源；所述的透明纳米膜覆盖于粘合了D形光纤的有机玻璃层上，透明纳米膜上涂覆有纳米金属膜。该基底采用在有机玻璃底上紧密排布多根D形光纤，覆盖透明纳米膜，再涂覆纳米金属膜的方式制备。该基底制备简单，产生光纤倏逝场强，能有效辅助增强拉曼散射，提高检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面增强拉曼散射基底，具体涉及到倏逝场辅助表面增强拉曼散射，属于光谱分析检测技术领域。
背景技术
表面增强拉曼散射是指一些分子吸附到粗糙金属表面时，由于电磁增强和化学增强作用，使拉曼信号会显著增强的现象。表面增强拉曼散射由于具有超高的灵敏度，能检测单分子层和亚单分子层分子，而且能获得分子结构信息，现成为一项重要的现代检测技术，被广泛应用于医药、环境、农业等领域。
在表面增强拉曼散射的应用中，基底增强因子的高低决定了表面增强拉曼散射的灵敏度，因而近20年来，为了获得高增强因子的表面增强拉曼散射基底，研究者们采用了构筑纳米尺度的基底材料、构筑纳米新结构的基底、构筑新的激励方式等，其中构筑新的激励方式被证明是提高增强效应的有效方法之一。如专利申请号为200510016622.4，专利名称为表面等离子体共振与表面增强拉曼联合光谱测试仪的发明专利，采用变角内反射谱方式检测SPR，同时在消逝场中对样品激发得到SERS谱，可以同步在共振增强角度下获得SPR谱和进一步增强的SERS谱，有效提高了SERS检测灵敏度和信噪比。如专利申请号为201110048305.6，专利名称为一种长程表面等离子体激励表面增强拉曼散射的方法的发明专利，采用在棱镜底面构筑缓冲层、金属层和保护层，构成长程表面等离子体共振装置，实施例测定效果比传统SERS光谱强度提高了10倍。如专利申请号为201310556481.X，专利名称为一种基于传导表面等离激元的拉曼散射基底及其应用方法的发明专利，采用输入光波导、衬底以及衬底上有限宽度的表面等离激元波导结构可获得明显的电场增强效应，而且与传统表面增强拉曼检测结合，可以达到拉曼信号二次增强效果。但这些发明方法采用的基底结构为三棱镜或波导上制备金属层，通过光激励产生等离子共振，实现电磁场增强，不足之处在于采用三棱镜结构需要精准的激光入射，才能实现好的等离子共振；采用波导结构需要定制波导，制备要求高，且消逝场比较弱，对电磁场增强有限。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，该基底采用在有机玻璃底上紧密排布多根D形光纤，覆盖透明纳米膜，再涂覆纳米金属膜的方式制备。该基底制备简单，产生光纤倏逝场强，辅助传统激励，能有效增强拉曼散射，提高检测灵敏度。
本发明采用的技术方案为：基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，包括有机玻璃层，D形光纤，输出光纤，一分多光纤耦合器，输入光纤，透明纳米膜，纳米金属膜，有机玻璃层上刻有紧密排布的D形光纤槽，D形光纤分别粘合到D形光纤槽；所述的D形光纤为输出光纤末端机械磨制或化学腐蚀制成；所述的输出光纤连接一分多光纤耦合器，一分多光纤耦合器通过输入光纤连接激光光源；所述的透明纳米膜覆盖于粘合了D形光纤的有机玻璃层上，透明纳米膜上涂覆有纳米金属膜。
所述的D形光纤、输出光纤和输入光纤都为多模光纤。
所述的纳米金属膜的材料包含金、银、铜、铂等贵金属中的一种或两种。
所述的透明纳米膜膜厚小于100nm。
所述的有机玻璃层厚度大于1mm。
本发明的有益效果为：
1.采用多根D形光纤紧密排布的方式，可以有效增强光纤倏逝场强度，且作用面宽，有益于增强金属材料拉曼散射，提高检测灵敏度。
2.采用纤芯直径较粗的多模光纤进行机械磨制和化学腐蚀制备D形光纤，制备方法简单，所制备出的D形光纤强度高，不易折断；表面光滑，倏逝场强度强。
3.采用纳米膜隔开有机玻璃底和金属层，可以实现承载D形光纤的有机玻璃底重复使用，同时适用于不同金属层材料，应用于不同领域。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明主体部分结构示意图；
图2为本发明D形光纤连接图；
图3为本发明仅粘合了D形光纤的示意图；
图4为有机玻璃D形光纤槽结构示意图；
图5为D形光纤结构示意图；
图6为D形光纤中光传输示意图。
图中，1为有机玻璃层，2为D形光纤槽，3为D形光纤，4为输出光纤，5为一分多光纤耦合器，6为输入光纤，7为透明纳米膜，8为纳米金属膜。
具体实施方式
图1，图2中，基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，包括有机玻璃层1，D形光纤3，输出光纤4，一分多光纤耦合器5，输入光纤6，透明纳米膜7，纳米金属膜8。有机玻璃层1上刻有紧密排布的D形光纤槽2，D形光纤3分别粘合到D形光纤槽2；所述的D形光纤3、输出光纤4和输入光纤6都为多模光纤。所述的D形光纤3为输出光纤4末端机械磨制或化学腐蚀制成；所述的输出光纤4连接一分多光纤耦合器5，一分多光纤耦合器5通过输入光纤6连接激光光源；所述的透明纳米膜7覆盖于粘合了D形光纤3的有机玻璃层1上，膜厚小于100nm。透明纳米膜7上涂覆有纳米金属膜8。所述的纳米金属膜8的材料包含金、银、铜、铂等贵金属中的一种或两种。
图3中，有机玻璃层1上刻有紧密排布的D形光纤槽2，D形光纤3分别粘合到D形光纤槽2上。
图4中，有机玻璃层1按照直径250μm，高度125μm紧密排布刻蚀D形光纤槽2，有机玻璃层1厚度大于1mm。
图5中D形光纤3为半径为125μm的多模光纤，D形光纤3与输出光纤4为同一根光纤，通过对输出光纤4末端机械磨制或化学腐蚀制成。
图6中，D形光纤3中，由于纤芯变细，且没有包层和涂覆层，根据倏逝波传输原理，D形光纤3上表面会形成倏逝场。
实施例
基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，包括有机玻璃层1，D形光纤3，输出光纤4，一分多光纤耦合器5，输入光纤6，透明纳米膜7，纳米金属膜8。有机玻璃层1厚度为2mm，采用刻槽机械在有机玻璃层1表面刻上直径250μm，高度125μm紧密排布的D形光纤槽2。选取总直径250μm，纤芯直径60μm，纤芯+包层直径125μm的多模光纤，采用机械磨制或化学腐蚀成D形光纤3，长度为有机玻璃层1上D形光纤槽2的长度。D形光纤3和输出光纤4为同根光纤，未机械磨制或化学腐蚀的输出光纤4连接一分多光纤耦合器5，一分多光纤耦合器5通过输入光纤6连接激光光源。将D形光纤3粘合到D形光纤槽2内，而后涂覆透明纳米膜7，考虑倏逝场透射深度，透明纳米膜7膜厚小于100nm。最后在透明纳米膜7上涂覆包含金、银、铜、铂等贵金属中的一种或两种的纳米金属膜8。
基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底辅助增强方式：基底制备完毕后，使用本发明基底时，除了传统上表面激光激发纳米金属膜8以外，通入激光的D形光纤3透射出倏逝场同时激发纳米金属膜8，增强拉曼信号强度。
Claims (5)
1.基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，包括有机玻璃层，D形光纤，输出光纤，一分多光纤耦合器，输入光纤，透明纳米膜，纳米金属膜，其特征在于，有机玻璃层上刻有紧密排布的D形光纤槽，D形光纤分别粘合到D形光纤槽；所述的D形光纤为输出光纤末端机械磨制或化学腐蚀制成；所述的输出光纤连接一分多光纤耦合器，一分多光纤耦合器通过输入光纤连接激光光源；所述的透明纳米膜覆盖于粘合了D形光纤的有机玻璃层上，透明纳米膜上涂覆有纳米金属膜。
2.根据权利要求1所述的基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，其特征在于，所述的D形光纤、输出光纤和输入光纤都为多模光纤。
3.根据权利要求1所述的基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，其特征在于，所述的纳米金属膜的材料包含金、银、铜、铂等贵金属中的一种或两种。
4.据权利要求1所述的基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，其特征在于，所述的透明纳米膜膜厚小于100nm。
5.根据权利要求1所述的基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底，其特征在于，所述的有机玻璃层厚度大于1mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610930012.3A CN106290305A (zh) | 2016-10-26 | 2016-10-26 | 基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610930012.3A CN106290305A (zh) | 2016-10-26 | 2016-10-26 | 基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106290305A true CN106290305A (zh) | 2017-01-04 |
Family
ID=57719120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610930012.3A Pending CN106290305A (zh) | 2016-10-26 | 2016-10-26 | 基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106290305A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109580578A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-05 | 东莞理工学院 | 一种倏逝波光纤sers探针及其制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080166706A1 (en) * | 2005-03-30 | 2008-07-10 | Jin Zhang | Novel gold nanoparticle aggregates and their applications |
| CN101587077A (zh) * | 2009-06-24 | 2009-11-25 | 福州高意通讯有限公司 | 一种光纤传感器结构 |
| CN101666750A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-03-10 | 上海大学 | 基于光纤熔锥型耦合器的表面增强拉曼散射传感检测装置 |
| CN101713738A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-05-26 | 上海大学 | 表面增强拉曼散射光纤探针 |
| CN203432907U (zh) * | 2013-01-15 | 2014-02-12 | 泰州巨纳新能源有限公司 | 一种基于局域表面等离子体共振的石墨烯分子传感器 |
| CN104502326A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-04-08 | 湖南大学 | 一种增强sers信号的定量分析方法及其应用 |
| US20160231233A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-11 | Oregon State University | Sensor devices comprising a metal-organic framework material and methods of making and using the same |
| CN105967142A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-09-28 | 中国计量大学 | 一种用于sers基底的多明治周期性纳米线阵列及其制备方法 |
| CN206177820U (zh) * | 2016-10-26 | 2017-05-17 | 中国计量大学 | 基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底 |
-
2016
- 2016-10-26 CN CN201610930012.3A patent/CN106290305A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080166706A1 (en) * | 2005-03-30 | 2008-07-10 | Jin Zhang | Novel gold nanoparticle aggregates and their applications |
| CN101587077A (zh) * | 2009-06-24 | 2009-11-25 | 福州高意通讯有限公司 | 一种光纤传感器结构 |
| CN101666750A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-03-10 | 上海大学 | 基于光纤熔锥型耦合器的表面增强拉曼散射传感检测装置 |
| CN101713738A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-05-26 | 上海大学 | 表面增强拉曼散射光纤探针 |
| CN203432907U (zh) * | 2013-01-15 | 2014-02-12 | 泰州巨纳新能源有限公司 | 一种基于局域表面等离子体共振的石墨烯分子传感器 |
| CN104502326A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-04-08 | 湖南大学 | 一种增强sers信号的定量分析方法及其应用 |
| US20160231233A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-11 | Oregon State University | Sensor devices comprising a metal-organic framework material and methods of making and using the same |
| CN105967142A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-09-28 | 中国计量大学 | 一种用于sers基底的多明治周期性纳米线阵列及其制备方法 |
| CN206177820U (zh) * | 2016-10-26 | 2017-05-17 | 中国计量大学 | 基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| XINWEI LAN等: "Fs Laser Fabricated D-shaped Fiber for Surface Enhanced Raman Scattering Substrate", 《LASERS, SOURCES, AND RELATED PHOTONIC DEVICES TECHNICAL DIGEST》, pages 1 - 2 * |
| Y. ZHANG等: "Surface-enhanced Raman scattering sensor based on D-shaped fiber", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》, vol. 87, pages 1 - 3, XP012075744, DOI: 10.1063/1.2051799 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109580578A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-05 | 东莞理工学院 | 一种倏逝波光纤sers探针及其制备方法 |
| CN109580578B (zh) * | 2018-11-26 | 2020-06-02 | 东莞理工学院 | 一种倏逝波光纤sers探针及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jing et al. | Long-range surface plasmon resonance and its sensing applications: A review | |
| Wang et al. | A highly sensitive dual-core photonic crystal fiber based on a surface plasmon resonance biosensor with silver-graphene layer | |
| Herrera et al. | Improved performance of SPR sensors by a chemical etching of tapered optical fibers | |
| CN103868887A (zh) | 一种基于石墨烯薄膜的锥形光纤传感器 | |
| CN1815197A (zh) | 基于纳米颗粒表面增强拉曼谱的光子晶体光纤探针传感器 | |
| Wang et al. | The effect of the TiO2 film on the performance of the optical fiber SPR sensor | |
| CN203479701U (zh) | 一种光纤传感器及测量系统 | |
| US7511820B2 (en) | Surface plasmon resonance sensing system and method thereof | |
| CN101666750A (zh) | 基于光纤熔锥型耦合器的表面增强拉曼散射传感检测装置 | |
| CN104007098B (zh) | 共振镜增强拉曼光谱检测装置 | |
| CN101561396A (zh) | 基于双锥形光纤渐逝波耦合的光纤拉曼传感检测装置 | |
| Akib et al. | A performance comparison of heterostructure surface plasmon resonance biosensor for the diagnosis of novel coronavirus SARS-CoV-2 | |
| CN102967593B (zh) | 光波导增强机制的方法及拉曼光谱仪 | |
| Cheng et al. | Au-nanoshells modified surface field enhanced LRSPR biosensor with low LOD for highly sensitive hIgG sensing | |
| Zhao et al. | Gold nanoparticles (AuNPs) and graphene oxide heterostructures with gold film coupling for an enhanced sensitivity surface plasmon resonance (SPR) fiber sensor | |
| CN106290305A (zh) | 基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底 | |
| CN206177820U (zh) | 基于光纤倏逝场辅助表面增强拉曼散射基底 | |
| Liu et al. | A novel surface plasmon resonance sensor based on fiber butt-joint technology | |
| Jamil et al. | Graphene-MoS 2 SPR-based biosensor for urea detection | |
| Kumar et al. | Nanophotonic ring resonator based on slotted hybrid plasmonic waveguide for biochemical sensing | |
| Kumar et al. | Highly sensitive Ag/BaTiO3/MoS2 nano composite layer based SPR sensor for detection of blood and cervical cancer | |
| Miliutina et al. | Enhancement of surface plasmon fiber sensor sensitivity through the grafting of gold nanoparticles | |
| CN209559757U (zh) | 一种基于多层金纳米棒的光纤spr传感器 | |
| Liu et al. | Two-dimensional transition metal dichalcogenides-based high sensitivity lossy mode refractive index sensor | |
| WO2012086198A1 (ja) | 光電場増強デバイスおよび光検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |