外置氧化铟锡双纳米线的折射率型MOF-SPR探针

本发明涉及一种光纤探针，具体涉及一种低耗、高敏的外置氧化铟锡（ito）双纳米线的折射率型mof-spr探针。

背景技术：

1、表面等离子体共振（surface plasmon resonance，spr）技术是近年来新兴的一种具有代表性的光学传感技术。本质上，spr 是一种物理光学现象，当光在两种折射率不同的材料交界面处传播时，将会发生全内反射产生倏逝波；另外，纤芯内部的光子与金属表面的自由电子产生相干振荡，进一步激发表面等离子体波(surface plasmon wave, spw)。当倏逝波与spw相一致时，导致表面等离子体共振现象的生成。spr凭借其免标识、可实时在线监测、抗干扰能力强以及灵敏度高等杰出特点，在生物医学、环境监测、化学工艺与能源等诸多领域都具有广阔的应用前景。

2、微结构光纤（microstructureoptical fiber，mof）是由于引入系列空气孔而形成的波导。与普通单模光纤相比，mof 属于新型特种光纤范畴，因其具灵活的空气孔排布设计、可调的色度色散以及无截止单模传输等亮点而备受瞩目，进一步丰富了微型光纤传感平台的种类。因此，基于微结构光纤的spr传感器相继被提出。从镀膜位置上大致可分为光纤包层外部涂覆和空气孔内部涂覆两种。尤其是空气孔内部涂覆，光纤尺寸小受限了镀膜的可操作空间，制作工艺复杂，难以应用到实际。此外，考虑到远距离光通信传输和工程应用的特殊情景，急需设计一种镀膜工艺简单、低损耗、高灵敏度、抵抗恶劣环境的mof-spr传感探针。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种外置氧化铟锡双纳米线的折射率型mof-spr探针，该探针镀膜工艺简单，低损耗，高灵敏度，能够抵抗恶劣环境。

2、本发明采用的技术方案为：一种外置氧化铟锡双纳米线的折射率型mof-spr探针，外置氧化铟锡双纳米线的mof-spr探针由微结构光纤和两个氧化铟锡纳米线组成，所述微结构光纤的包层内设有中心空气孔和四个对称分别的椭圆空气孔，包层的两侧设有d形切口，所述的两个氧化铟锡纳米线位于d形切口的两侧，其与d形切口的中点相切，微结构光纤的纤芯位于中心空气孔的上下两侧及两个椭圆空气孔之间，构成双芯对称的微结构光纤；所述包层的半径为15mm -17mm；所述中心空气孔的半径为0.7mm-0.9mm；所述氧化铟锡纳米线的半径为0.7mm -0.9mm；所述d形切口的中点到包层的中心的的距离为10mm-11mm。

3、进一步地 所述包层的半径为16mm；所述中心空气孔的半径为0.8mm；所述氧化铟锡纳米线的半径为0.8mm；所述d形切口的中点到包层的中心的的距离为10.5mm。

4、进一步地，所述微结构光纤为折射率引导型微结构光纤，其纤芯的材料为二氧化硅，所述包层的背景材料的折射率为1.42。

5、本发明的有益效果：本发明提供了一种外置氧化铟锡双纳米线的折射率型mof-spr探针，该探针镀膜工艺简单，低损耗，高灵敏度，能够抵抗恶劣环境。其主要优点如下：

6、（1）、最大和平均灵敏度分别为60000nm/riu和15571.43nm/riu；

7、（2）、具有超宽的折射率检测范围从1.00到1.42，可同时检测气态和液态分析物；

8、（3）、具有从可见到红外的超宽工作波长范围：430nm-7200nm，低波段无需特殊光源，高波段解决特殊应用；

9、（4）、限制损耗均在64.99db/cm以下，利于长距离传输；

10、（5）、当外置的氧化铟锡纳米线半径在0.4mm到0.8mm范围内时，结构灵敏度较小，使其在制备时容差较大，有较好的稳定性；

11、（6）、外置纳米线相对常规镀膜方式，制作工艺简单，易于实际生产和应用。

技术特征：

1.一种外置氧化铟锡双纳米线的折射率型mof-spr探针，其特征在于：所述外置氧化铟锡双纳米线的mof-spr探针由微结构光纤（1）和两个氧化铟锡纳米线（2）组成，所述微结构光纤（1）的包层（5）内设有中心空气孔（6）和四个对称分别的椭圆空气孔（4），包层（5）的两侧设有d形切口（3），所述的两个氧化铟锡纳米线（2）位于d形切口（3）的两侧，其与d形切口（3）的中点相切，微结构光纤（1）的纤芯位于中心空气孔（6）的上下两侧及两个椭圆空气孔之间；所述包层（5）的半径为15mm -17mm；所述中心空气孔（6）的半径为0.7mm-0.9mm；所述氧化铟锡纳米线（2）的半径为0.7mm -0.9mm；所述d形切口（3）的中点到包层（5）的中心的的距离为10mm-11mm。

2.根据权利要求1所述的一种外置氧化铟锡双纳米线的折射率型mof-spr探针，其特征在于：所述包层（5）的半径为16mm；所述中心空气孔（6）的半径为0.8mm；所述氧化铟锡纳米线（2）的半径为0.8mm；所述d形切口（3）的中点到包层（5）的中心的的距离为10.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种外置氧化铟锡双纳米线的折射率型mof-spr探针，其特征在于：所述微结构光纤为折射率引导型微结构光纤，其纤芯的材料为二氧化硅，所述包层（5）的背景材料的折射率为1.42。

技术总结
本发明涉及一种光纤探针，具体涉及一种外置氧化铟锡双纳米线的折射率型MOF‑SPR探针，MOF‑SPR探针由微结构光纤和两个氧化铟锡纳米线组成，微结构光纤的包层内设有中心空气孔和四个对称分别的椭圆空气孔，包层的两侧设有D形切口，两个氧化铟锡纳米线位于D形切口的两侧，其与D形切口的中点相切，微结构光纤的纤芯位于中心空气孔的上下两侧及两个椭圆空气孔之间，构成双芯对称的微结构光纤；所述包层的半径为16mm；中心空气孔的半径为0.8mm；氧化铟锡纳米线的半径为0.8mm；D形切口的中点到包层的中心的的距离为10.5mm。该探针镀膜工艺简单，低损耗，高灵敏度，能够抵抗恶劣环境。

技术研发人员：刘超,罗兴娣,刘伟,孟桐羽,吕靖薇,刘强,王建鑫,何洁,刘美琪
受保护的技术使用者：东北石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14