[0019] 1、本发明给出了一种新颖的基于双芯光纤的分布式SPR光纤传感器，该传感器能 够很好的与全光纤系统进行低损耗连接，具有体积小，结构简单等突出优点。
[0020] 2、分布式SPR光纤传感器在光纤侧面制作多组传感区，利用光纤的特殊结构将多 个传感区串联，实现了实时的多通道分布式测量。
【附图说明】
[0021] 图1为分布式SPR光纤传感器三维结构示意图。
[0022] 图2为分布式SPR光纤传感器光路不意图。
[0023] 图3为KretschnLann三层介质波导模型图。
【具体实施方式】
[0024] 下面举例对本发明做更详细的描述。
[0025] 如图1所示，一种分布式SPR光纤传感器包括一段双芯光纤1，双芯光纤1的包层 直径为125微米，包层中具有两个对称分布的纤芯，两个纤芯直径为6-10微米、纤芯的中心 间距d为30-100微米。双芯光纤1侧面具有两个或两个以上的V型槽对2,每组V型槽对 中的V型槽角度为Φ，错位量L为d*cot?，V型槽的斜面角度应能够满足实际需求并符合 光线全内反射条件，V型槽的斜面上应镀制35-65纳米厚的传感层3 ;V型槽的深度应当过 对应纤芯1-10微米。本发明中的SPR光纤传感器也可以选用光纤纤芯对称分布的其他多 芯光纤，其对称分布的两个纤芯应当满足上述双芯光纤1纤芯的基本分布条件。
[0026] 本发明的分布式SPR光纤传感器的具体制作方法为：利用飞秒激光器制作分布式 SPR光纤传感器。步骤如下：
[0027] 1、光纤预处理：取一段直径为125微米的双芯光纤1，使用米勒钳在光纤的某一位 置剥除光纤涂覆层25毫米并用酒精将裸露的光纤包层清洗干净。
[0028] 2、将双芯光纤1放置在飞秒激光器的固定架上，使光纤的裸露部分处于激光器的 工作区，并保证光纤的两个纤芯所在平面垂直于水平面。
[0029] 3、使用飞秒激光器在双芯光纤1侧面裸纤处烧写第一 V型槽，由于双芯光纤1的 纤芯间距为35微米，V型槽角度为150°，经计算第一组将V型槽错位量L控制在60微米 左右，V型槽过纤芯约10微米，为使表面等离子体共振波长为650纳米左右，因此在距第一 V型槽40微米且更靠近光线入射端的位置烧写第二V形槽。
[0030] 4、按照相同的原理重复步骤1、2、3,烧写完成其他V型槽对2。
[0031] 5、使用去离子水和超声清洁器清洗光纤上的V型槽区域。
[0032] 6、使V型槽向上，将光纤固定在载玻片上，使用溅射镀膜技术镀膜3. 5分钟，使V 型槽的斜面上镀制50纳米厚的金膜。
[0033] 7、重复步骤6,在每个V形槽上都镀制金膜。
[0034] 8、将双芯光纤1的V型槽对2部分置于U型石英槽中并使用环氧树脂固定，即形 成分布式SPR光纤传感器。
[0035] 利用分布式SPR光纤传感器实现液体折射率的测量。步骤如下：
[0036] 1、取一段标准单模光纤和一个制作完成的分布式SPR光纤传感器，使用米勒钳去 除光纤两端涂覆层约30毫米并用酒精将裸露的光纤包层清洗干净，使用光纤切割刀在光 纤两端进行切割，使光纤的两端端面形成垂直于光纤轴线且平整的断面。
[0037] 2、利用光纤熔接机使单模光纤的纤芯与双芯光纤1的第一纤芯正对，使用合适的 恪接电流将两根光纤焊接在一起。
[0038] 3、将两根光纤的焊接点放置在热塑封管中，对热塑封管加热，确保焊点能够得到 良好的保护。
[0039] 4、使用光谱范围为400~1200纳米的超连续谱光源，将光源输出的光注入到单模 光纤中。
[0040] 5、将双芯光纤1的未焊接一端接入OSA光谱仪，并调整光谱仪的探测波长范围为 400~1200纳米。
[0041] 6、将传感器的传感部分（V型槽对（2))放入折射率约为1. 333 (蒸馏水）的待测 液体中。
[0042] 7、接通光源，观测传感器的透射光谱，由于SPR现象的发生，光谱中会出现某些波 长光强度的明显减弱。
[0043] 8、利用向水中滴加甘油的方法改变待测液体的折射率，通过观测光谱的改变量， 就能够推算出待测液体的折射率变化量。
【主权项】
1. 一种分布式表面等离子体共振光纤传感器，其特征是：在一段双芯光纤上加工有成 对分布的V型槽，V型槽的深度超过纤芯，每对V型槽中的两个V型槽相互错位布置，V型槽 的斜面上镀有传感层；在每对V型槽中，从第一纤芯入射的宽谱光在第一 V型槽斜面处激发 SPR并发生全反射，反射至第二V型槽斜面处也激发SPR并反射至第二纤芯；光在各对V型 槽中依次传递实现分布式传感。2. 根据权利要求1所述的分布式表面等离子体共振光纤传感器，其特征是：每对V型 槽中的两个V型槽的错位量L满足L = d*cot?，其中d为两纤芯间距、?为V型槽的顶角 角度。3. 根据权利要求1或2所述的分布式表面等离子体共振光纤传感器，其特征是：所述 的传感层的厚度为35-65纳米，传感层的材料金、银、铝或铜。
【专利摘要】本发明提供的是一种分布式表面等离子体共振光纤传感器。在一段双芯光纤上加工有成对分布的V型槽，V型槽的深度超过纤芯，每对V型槽中的两个V型槽相互错位布置，V型槽的斜面上镀有传感层；在每对V型槽中，从第一纤芯入射的宽谱光在第一V型槽斜面处激发SPR并发生全反射，反射至第二V型槽斜面处也激发SPR并反射至第二纤芯；光在各对V型槽中依次传递实现分布式传感。本发明的传感器能够很好的与全光纤系统进行低损耗连接，具有体积小，结构简单等突出优点。本发明的分布式SPR光纤传感器在光纤侧面制作多组传感区，利用光纤的特殊结构将多个传感区串联，实现了实时的多通道分布式测量。
【IPC分类】G01N21/552
【公开号】CN105092535
【申请号】CN201510400263
【发明人】赵恩铭, 陈云浩, 刘志海, 张亚勋, 张羽, 苑立波
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月9日