一种光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于传感器技术领域，具体是一种光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置。
【背景技术】
[0002]目前，表面等离子共振(Surface plasmon resonance,简称SPR)传感技术已经发展成为了气体浓度测量的一种新型技术，国内外学者采用这一技术实现了多种气体成分含量的传感测量，尤其以德国联邦材料研宄所的Nooke研宄员将椭圆光度法和SPR检测相结合，设计了包层为金的棱镜BK7结构，采用光谱仪直接扫描光谱进行解调的，其实现的系统可以用来测量浓度为1.5-0.3%烷烃系列气体。在大量的SPR传感研宄中采用的是波长指示型SPR传感器，这类传感器基本采用光谱仪进行的解调设计，这一方案光路简单，稳定性好；灵敏度不依赖于样品特征；适用于长时间大动态范围实验。与之相比较，强度指示型SPR传感器的解调设计速度更快，并可能获得更高的灵敏度，但对于固定波长的光强测量而言，样品光谱的大范围移动会导致灵敏度降低，因此只适用于存在性检测等动态范围小的领域。SPR技术具有样品无需标记，易于实现，实时动态分析，高选择性、高灵敏度，分析速度快等优点，适于气体成分以及浓度测量研宄，这使其受到了国内外诸多学者的广泛重视。
[0003]?Surface and Interface Analysis》在 2008 年 40 卷 13 期第 1623 页上登载了“Surface plasmon sensor for N02 gas” 一文，埃及赫勒万大学A.B.El-Basaty等人把钴-酞菁(Co-Pc)嵌入到PVC基底上，然后堆积在Ag薄膜上，实验结果表明该薄膜在正常的温度和大气压下对N02有良好的灵敏度，然而其对于响应速度、动态范围未能提供有效的处理系统。从当前发展来看，气体浓度传感的解调设计中实现同时具备测量灵敏度高、响应速度快、动态范围大的性能问题，成为了 SPR传感器向实用型转变的首要目标。
[0004]目前对于SPR传感器解调系统研宄基本集中在采用光谱仪直接扫描光谱进行解调的设计上。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置，这种装置能提高表面等离子共振传感器的灵敏度、测量速度、增大测量范围，结构简单、成本低、易于实现。
[0006]实现本发明目的的技术方案是:
一种光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置，包括由光纤顺序连接的可调谐激光脉冲发生器、第一光隔离器、掺铒光纤放大器、可调衰减器、表面等离子共振传感器、耦合器和第二光隔离器，第二光隔离器与第一光隔离器连接，耦合器与光探测器连接。
[0007]所述的可调谐激光脉冲发生器的激光脉冲是由1kW的固定波长的大功率钇铝石榴石晶体激光器和可调谐二极管激光器TDL在PPLN晶体中差分，调制成1400-1650nm宽范围的可调谐激光脉冲。
[0008]所述的掺铒光纤放大器为前后泵浦式，在掺铒光纤放大器的输入、输出端各接一个光纤光栅，其中一个光纤光栅为可调Bragg波长的光纤光栅。
[0009]所述的表面等离子共振传感器通过光纤光栅连接。
[0010]所述的表面等离子共振传感器通过纳米球刻蚀法制作。
[0011]这种装置在充分发挥SPR技术优势的同时，不再拘泥于SPR传感器仅仅作为单一优势功能器件实现气体浓度测量，利用光纤连接形成光腔循环衰荡系统，通过光纤环形腔衰荡时间中SPR传感器吸收或反应变化前后的衰减差值得到被测气体的浓度。这种装置提高了表面等离子共振传感器的灵敏度、测量速度、增大了测量范围，结构简单、成本低、易于实现。
【附图说明】
[0012]图1为实施例的结构示意图。
[0013]图中，1.可调谐激光脉冲发生器2.第一光隔离器3.掺铒光纤放大器4.可调衰减器5.表面等离子共振传感器6.耦合器7.PC机8.第二光隔离器9.光探测器。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述说明，但不对本发明限定。
[0015]实施例:
参照图1，一种光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置，包括由光纤顺序连接的可调谐激光脉冲发生器1、第一光隔离器2、掺铒光纤放大器3、可调衰减器4、表面等离子共振传感器5、耦合器6和第二光隔离器8，第二光隔离器8与第一光隔离器2连接，耦合器6与光探测器9连接。
[0016]所述的可调谐激光脉冲发生器I的激光脉冲是由1kW的固定波长的大功率钇铝石榴石晶体激光器和可调谐二极管激光器TDL在PPLN晶体中差分，调制成1400-1650nm宽范围的可调谐激光脉冲。
[0017]所述的掺铒光纤放大器3为前后泵浦式，在掺铒光纤放大器3的输入、输出端各接一个光纤光栅，其中一个光纤光栅为可调Bragg波长的光纤光栅。
[0018]所述的表面等离子共振传感器5通过光纤光栅连接。
[0019]所述的表面等离子共振传感器5通过纳米球刻蚀法制作。
[0020]具体地，如图1所示，PC机7分别与可调谐激光脉冲发生器1、掺铒光纤放大器3、可调衰减器4、光探测器9连接，由可调谐激光脉冲发生器I发出脉宽为5ns，1400-1650nm的激光脉冲，进入第一光隔离器2，光脉冲经掺铒光纤放大器3放大和可调衰减器4调节，经过表面等离子共振传感器5，在耦合器6中光被分成两路，一路光经第二光隔离器8继续在光纤回路循环，另一路由光探测器9接收送入PC机7处理。光探测器9记录逐渐衰减的各次循环光脉冲值，当幅值为初始值Ι/e的时间定义为衰荡时间，根据衰荡时间可以得出指定波长激光经过表面等离子共振传感器5时的衰减，利用与未发生反应系统导致的衰荡时间变化，可以进一步计算得到对应的传感量。
【主权项】
1.一种光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置，其特征是，包括由光纤顺序连接的可调谐激光脉冲发生器、第一光隔离器、掺铒光纤放大器、可调衰减器、表面等离子共振传感器、耦合器和第二光隔离器，第二光隔离器与第一光隔离器连接，耦合器与光探测器连接。
2.根据权利要求1所述的光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置，其特征是，所述的可调谐激光脉冲发生器的激光脉冲是由1kW的固定波长的大功率钇铝石榴石晶体激光器和可调谐二极管激光器TDL在PPLN晶体中差分，调制成1400-1650nm宽范围的可调谐激光脉冲。
3.根据权利要求1所述的光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置，其特征是，所述的掺铒光纤放大器为前后泵浦式，在掺铒光纤放大器的输入、输出端各接一个光纤光栅，其中一个光纤光栅为可调Bragg波长的光纤光栅。
4.根据权利要求1所述的光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置，其特征是，所述的表面等离子共振传感器通过光纤光栅连接。
5.根据权利要求1所述的光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置，其特征是，所述的表面等离子共振传感器通过纳米球刻蚀法制作。
【专利摘要】本发明公开了一种光衰荡腔表面等离子共振传感器解调装置，其特征是，包括由光纤顺序连接的可调谐激光脉冲发生器、第一光隔离器、掺铒光纤放大器、可调衰减器、表面等离子共振传感器、耦合器和第二光隔离器，第二光隔离器与第一光隔离器连接，耦合器与光探测器连接。这种装置提高了表面等离子共振传感器的灵敏度、测量速度、增大了测量范围，结构简单、成本低、易于实现。
【IPC分类】G01N21-01, G01N21-55
【公开号】CN104568751
【申请号】CN201410800730
【发明人】朱君, 秦柳丽, 宋树祥
【申请人】广西师范大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月22日