CN217180592U - 一种毛细玻璃管-多模光纤表面等离子共振折射率传感器 - Google Patents
一种毛细玻璃管-多模光纤表面等离子共振折射率传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种毛细玻璃管‑多模光纤表面等离子共振折射率传感器，它由宽带光源、输入多模光纤、毛细玻璃管、铂金膜、输出多模光纤、光谱分析仪构成。毛细玻璃管的左右端都与多模光纤连接，且毛细玻璃管的内外表面都有铂金膜。当外界液体的折射率发生变化时，铂金膜的有效折射率发生变化，会引起毛细玻璃管中的表面等离子体的共振信号发生变化，从而导致输出光谱发生移动。通过预先标定的输出光谱的波峰波长与折射率的一一对应关系式，从光谱仪上读出输出光谱的波长值，就可以实现折射率的测量。该传感器具有灵敏度高，制造简单，体积小巧等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤折射率传感器，尤其涉及一种毛细玻璃管-多模光纤表面等离子共振折射率传感器。
背景技术
在工业环境、化学应用、农业和生物制药等领域，对液体折射率有着严格的要求，故液体折射率的测量尤为重要。早期的传感器分为干涉型光纤传感器、光纤光栅传感器、光纤表面等离子体共振传感器。其中基于表面等离子体共振的传统折射率传感器主要以棱镜型为主，通过对于光纤进行抛磨、拉锥、镀膜等操作制成。该结构制成的传感器虽然能检测液体折射率，但是灵敏度不高，在某些应用领域不太适合。市面上的折射率传感器已经有很多种，例如专利号为CN201510744831.4和CN201811073821.2的折射率传感器都有一些缺陷，如加工工艺复杂、灵敏度不高。
实用新型内容
本实用新型目的是为了克服上述产生的问题，满足实际的工作需求，提出一种毛细玻璃管-多模光纤表面等离子共振折射率传感器，该传感器具有灵敏度高，体积小巧等优点。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种毛细玻璃管-多模光纤表面等离子共振折射率传感器，包括宽带光源(1)、输入多模光纤(2)、毛细玻璃管(3)、铂金膜(4)、输出多模光纤(5)、光谱分析仪(6)；宽带光源(1)与输入多模光纤(2) 连接，输入多模光纤(2)的右端与毛细玻璃管(3)的左端相连，毛细玻璃管(3)的内外表面都有铂金膜(4)，毛细玻璃管(3)的右端与输出多模光纤(5)相连，输出多模光纤(5) 的右端与光谱分析仪(6)连接。
本实用新型所述的宽带光源(1)波长范围为500nm-900nm。
本实用新型所述的输入多模光纤(2)和输出多模光纤(5)，包层直径为125μm，纤芯直径为50μm。
本实用新型所述的毛细玻璃管(3)，外径为125μm，内径为10μm，长度为5-10mm。
本实用新型所述的铂金膜(4)，厚度为50nm。
本实用新型的有益效果为：1.传感器制造简单，体积小巧；2.传感器采用透射式结构，毛细玻璃管内外表面都有铂金膜，相比于传统的仅有外侧镀金膜的传感器具有更高的灵敏度。
附图说明
下面结合附图及其具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的传感系统示意图。
图中，1为宽带光源；2为输入多模光纤；3为毛细玻璃管；4为铂金膜；5为输出多模光纤；6为光谱分析仪。
具体实施方式
下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述：
图1为本实用新型的传感系统示意图；包括宽带光源1、输入多模光纤2、毛细玻璃管3、铂金膜4、输出多模光纤5、光谱分析仪6；宽带光源1与输入多模光纤2连接，输入多模光纤2的右端与毛细玻璃管3的左端相连，毛细玻璃管3的内外表面都有铂金膜4，毛细玻璃管3的右端与输出多模光纤5相连，输出多模光纤5的右端与光谱分析仪6连接；其中输入多模光纤2和输出多模光纤5的包层直径为125μm，纤芯直径为50μm；毛细玻璃管3 的外径为125μm，内径为10μm，长度为5-10mm；铂金膜4的厚度为50nm。
结合图1，介绍具体的工作原理：由宽带光源1发出的光首先到达输入多模光纤2，然后继续向前传输到达毛细玻璃管3，其中一部分光在毛细玻璃管3的玻璃壁中产生包层模，包层模与两侧的铂金膜4相互作用，产生表面等离子体共振，共振信号向前传输到输出多模光纤5。同时输入多模光纤2中的一部分光束直接从毛细玻璃管3的空芯中向前传输，与玻璃壁中传输的光在输出多模光纤5中相遇，发生双光束干涉。当外界液体的折射率发生变化时，铂金膜4的有效折射率发生变化，会引起毛细玻璃管3中的表面等离子体的共振信号发生变化，同时双光束干涉的信号也会发生变化，从而导致输出的光谱发生移动。最后光信号直接传输到光谱分析仪6上，在光谱分析仪6上显示干涉图样。由于输出光谱中的表面等离子体共振信号叠加了双光束干涉光谱，所以可以增强折射率传感灵敏度。
通过预先标定的输出光谱的波峰波长与折射率的一一对应关系式，从光谱分析仪上读出输出光谱的波长值，就可以实现折射率的测量。
Claims (2)
1.一种毛细玻璃管-多模光纤表面等离子共振折射率传感器，其特征在于，包括宽带光源(1)、输入多模光纤(2)、毛细玻璃管(3)、铂金膜(4)、输出多模光纤(5)、光谱分析仪(6)；宽带光源(1)与输入多模光纤(2)连接，输入多模光纤(2)的右端与毛细玻璃管(3)的左端相连，毛细玻璃管(3)的内外表面都有铂金膜(4)，毛细玻璃管(3)的右端与输出多模光纤(5)相连，输出多模光纤(5)的右端与光谱分析仪(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种毛细玻璃管-多模光纤表面等离子共振折射率传感器，其特征在于，所述的毛细玻璃管(3)，外径为125μm，内径为10μm，长度为5-10mm；在毛细玻璃管(3)的内外表面都有铂金膜(4)，厚度为50nm。
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