CN207689708U - 一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及特种光纤应用技术领域，更具体的说是一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构，能高灵敏，易集成的实现SPR传感，解决了由于传统的光纤SPR传感器中环境液体的流动性与不稳定性造成的传感器不易封装与集成的问题。该结构由纤芯Ⅰ、纳米金属薄膜和紫外固化胶组成。纳米金属薄膜位于纤芯Ⅰ与紫外固化胶之间，纳米金属薄膜包覆在纤芯Ⅰ外表面，紫外固化胶包覆在纳米金属薄膜外表面；纤芯Ⅰ、纳米金属薄膜与紫外固化胶的三条中心轴线相重合。纳米金属薄膜为金膜或银膜或其它可激发SPR现象的纳米金属薄膜。紫外固化胶的折射率范围为1.333‑1.385。

Description

一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构

技术领域

本实用新型涉及特种光纤应用技术领域，更具体的说是一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构。

背景技术

光纤作为现代生活中一种重要的信息传输媒介，由于其电绝缘性好、高温高压、可在易燃易爆、学性质稳定、有毒等环境条件下能够工作的优点，已经在通信、监测和生物医学等研究领域得到了广泛应用。

特种光纤作为光纤种类的一大分支，品种繁多，发展迅速，其在特定波长上使用，由特种材料制造并具有特种功能，随着我国加大3G与三网合一的信息化建设投资，以及振兴中西部、发展农村、扩大内需等政策的相继出台，我国对光纤光缆以及光电子器件保持旺盛增长势头，今后随着信息基础设施的完善与扩大，预计对光纤光缆和光纤器件的需求将继续增长。特种光纤主要的发展趋势：(1)高附加值、高技术含量的特种光纤；(2)传感光纤器件；(3)光纤通信器件；(4)能量光纤器件；(5)医疗光纤器件。本实用新型属于传感光纤范围。

光纤表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器工作原理：通过传感光谱可以感知外界环境的某一物理量的变化，物理量可以为温度、液体折射率、压力等，该技术在生物、医学、传感等领域得到了广泛应用。通常光纤在线传输式SPR传感器的制作方法为：去除光纤的包层和涂覆层，漏出纤芯，在纤芯外表面镀纳米金属薄膜，制作传感探针，将传感探针放入环境液体中，从而实现SPR传感器；但环境液体的流动性与不稳定性造成传感器不易封装与集成，本实用新型用于制作在线传输式的光纤SPR传感器，增强光纤SPR传感器的封装性与集成性。

发明内容

本实用新型涉及特种光纤应用技术领域，更具体的说是一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构，能够高灵敏度，易集成的实现SPR传感，解决了由于传统的光纤SPR传感器中环境液体的流动性与不稳定性造成的传感器不易封装与集成的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构由纤芯Ⅰ、纳米金属薄膜和紫外固化胶组成；

纳米金属薄膜位于纤芯Ⅰ与紫外固化胶之间，纳米金属薄膜包覆在纤芯Ⅰ外表面，紫外固化胶包覆在纳米金属薄膜外表面；

纤芯Ⅰ、纳米金属薄膜与紫外固化胶的三条中心轴线相重合。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构所述的纤芯Ⅰ材料为二氧化硅。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构所述的纳米金属薄膜为金膜或银膜或其它可激发SPR现象的纳米金属薄膜。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构所述的纳米金属薄膜为金膜，金膜厚度为55nm。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构所述的紫外固化胶的折射率范围为1.333-1.385。

本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构的有益效果为：

1.本实用新型涉及特种光纤应用技术领域，更具体的说是一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构，能够高灵敏度，易集成的实现SPR传感，解决了由于传统的光纤SPR传感器的环境液体造成的传感器不易封装与集成的问题。

2.本实用新型中通过固体的低折射率的紫外固化胶代替SPR传感器的环境液体，提升了传感结构的稳定性。

3.本实用新型的特种光纤可直接实现SPR传感，使得光纤型SPR传感器易于集成与封装。

4.本实用新型仍在光纤部分激发SPR现象，传感原理与光纤SPR传感原理相同，故具有较高的灵敏度。

5.本实用新型可以连续工作，工作效率高。

6.本实用新型可以多次重复使用，节约成本，可靠性强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构的结构示意图。

图2为光纤的基本结构示意图。

图中：纤芯Ⅰ1；纳米金属薄膜2；紫外固化胶3；纤芯Ⅱ4；包层5；涂覆层6。

具体实施方式

下面结合图1、2说明本实施方式，本实用新型涉及特种光纤应用技术领域，更具体的说是一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构，能够高灵敏度，易集成的实现SPR传感，解决了由于传统光纤SPR传感器中环境液体的流动性与不稳定性造成的传感器不易封装与集成的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构由纤芯Ⅰ1、纳米金属薄膜2和紫外固化胶3组成，常见的光纤由纤芯Ⅱ4、包层5与涂覆层6组成，传统的光纤型SPR传感器由纤芯、纳米金属膜与环境液体组成，本实用新型采用固体的紫外固化胶3代替环境液体，并将纳米金属薄膜2与紫外固化胶3集成在光纤上，实现了用于SPR传感的特种光纤；

纳米金属薄膜2位于纤芯Ⅰ1与紫外固化胶3之间，纳米金属薄膜2包覆在纤芯Ⅰ1外表面，紫外固化胶3包覆在纳米金属薄膜2外表面；纳米金属薄膜2通过小型离子溅射仪镀在纤芯Ⅰ1外表面，制成传感探针，紫外固化胶3可以通过光纤涂覆机对传感探针进行涂覆，涂覆过程为：(1)将紫外固化胶3充分注入到模具腔中；(2)按下开关按钮，紫外灯持续到系统设置的时间后熄灭；(3)等待15秒钟左右，打开固定光纤的夹具；(4)双手拿住涂覆模块顶部夹板的两端，向上打开；(5)若涂覆后的传感探针粘在顶部或底部石英片上，双手持住传感探针两端，轻施力使传感探针与石英片分离即可；(6)观察涂覆后的传感探针表面情况，如是否光滑，是否有气泡，如上面有少许未完全固化的紫外固化胶3，用无尘纸擦拭即可，不要蘸湿的溶剂擦拭，以免对传感探针造成影响；(7)用蘸酒精(或丙醇)的无尘布将涂覆模块的上下石英片擦拭干净，丙酮擦拭涂覆台的效果比酒精好，擦拭的方法为：从左向右擦拭一次即可，尽量避免接触未固化的紫外固化胶；

纤芯Ⅰ1、纳米金属薄膜2与紫外固化胶3的三条中心轴线相重合。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构所述的纤芯Ⅰ1材料为二氧化硅，折射率分布与渐变多模光纤纤芯相同，其透明度高、光传输效果好，传统的光纤纤芯的材料都选取为二氧化硅，通过掺杂不同的杂质形成纤芯与包层，使得纤芯折射率略大于包层折射率，将光束缚到纤芯中。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构所述的纳米金属薄膜2为金膜或银膜或其它可激发SPR现象的纳米金属薄膜。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构所述的纳米金属薄膜2为金膜，金膜厚度为55nm。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构所述的紫外固化胶3的折射率范围为1.333-1.385，因SPR传感器所传感的环境液体折射率范围为1.333-1.385，故紫外固化胶3的折射率选取与其保持一致，折射率范围为1.333-1.385；采用紫外固化胶3代替SPR传感器组成中的环境液体，将原SPR传感结构中的液体环境转化为固体环境，增强了实用性，使得SPR传感器易于集成与封装。

本实用新型的工作原理是：

光纤SPR传感器将传感区采用此特种光纤，光通过该特种光纤的纤芯Ⅰ1时，产生倏逝波，在紫外固化胶3的作用下，光中某频率光波与纳米金属薄膜2的电子频率一致产生共振，纳米金属薄膜2的电子吸收光子能量，光的全发射条件被破坏，传感光谱中此共振频率产生共振波谷，进而实现传感。

本实用新型将传统SPR传感结构中的液体环境转化为固体环境即紫外固化胶3，并将纳米金属薄膜2与紫外固化胶3与纤芯Ⅰ1集成并制作为特种光纤，使得传感器易于集成与封装，增强了实用性。

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构，其特征在于：该种纤芯纳米金属膜包覆的特种光纤结构由纤芯Ⅰ(1)、纳米金属薄膜(2)和紫外固化胶(3)组成；

纳米金属薄膜(2)位于纤芯Ⅰ(1)与紫外固化胶(3)之间，纳米金属薄膜(2)包覆在纤芯Ⅰ(1)外表面，紫外固化胶(3)包覆在纳米金属薄膜(2)外表面；

纤芯Ⅰ(1)、纳米金属薄膜(2)与紫外固化胶(3)的三条中心轴线相重合。

2.根据权利要求1所述的一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构，其特征在于：所述的纤芯Ⅰ(1)材料为二氧化硅。

3.根据权利要求1所述的一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构，其特征在于：所述的纳米金属薄膜(2)为金膜或银膜或其它可激发SPR现象的纳米金属薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构，其特征在于：所述的纳米金属薄膜(2)为金膜，金膜厚度为55nm。

5.根据权利要求1所述的一种纤芯被纳米金属膜包覆的特种光纤结构，其特征在于：所述的紫外固化胶(3)的折射率范围为1.333-1.385。