光纤包层表面Bragg光栅生化传感器及其制作方法_2

文档序号:9644950阅读:来源:国知局
候,会改变各阶包层模的有效折射率,从而导致 光纤包层表面化agg光栅所反射的各阶包层模的谐振波长的漂移,而且高阶包层模的谐振 波长漂移远大于低阶包层模的谐振波长漂移。
[0010] 根据本发明所述的光纤包层表面化agg光栅生化传感器的一个优选方案,所述光 纤包层表面Bragg光栅的表面吸附有硅烷层,其余光纤包层的外表面涂覆有光纤保护涂覆 层;所述硅烷层的表面固定有适体层,该适体层对目标生物分子或待测化学成分具有选择 性吸收或敏感的特性。
[0011] 根据本发明所述的光纤包层表面化agg光栅生化传感器的一个优选方案,点状凹 槽或线状沟槽的槽深度<0. 5μm,槽宽度小于光纤包层表面化agg光栅周期的一半,光纤包 层表面化agg光栅的长度在10mm~20mm之间;长周期光纤光栅在1500皿~1600皿之间 具有带宽为〉lOnm的谐振损耗峰;光纤包层表面化agg光栅的某个高阶包层模的谐振峰处 于长周期光纤光栅在1500皿~1600皿之间的谐振中屯、波长的附近;光纤化agg光栅的谐 振峰处于长周期光纤光栅的谐振带外;当光纤包层表面化agg光栅由若干条相互平行的具 有周期性的线状沟槽构成时,线状沟槽槽道的长度为光纤包层横截面周长的1/4~1之间。
[0012] 根据本发明所述的光纤包层表面化agg光栅生化传感器的一个优选方案,在适体 层外设置有保护套,该保护套上设置有分子孔筛。
[0013] 本发明的第二个技术方案是:光纤包层表面化agg光栅生化传感器制作方法,其 特征在于:包括如下步骤:
[0014] 第一步:取一根单模裸光纤,该单模裸光纤只具有光纤纤忍W及包裹光纤纤忍的 光纤包层;该单模裸光纤经过载氨处理;
[0015] 第二步:制作长周期光纤光栅:采用紫外光通过振幅掩膜板曝光方法在光纤纤忍 的前段写入长周期光纤光栅;
[0016] 第Ξ步:制作光纤化agg光栅:用双频Ar+激光器作为光源,使用相位掩膜法,在长 周期光纤光栅后方的光纤纤忍上制作光纤化agg光栅;
[0017] 第四步:制作光纤包层表面化agg光栅:用飞秒激光器发射激光脉冲,电子开关控 制光路的通断,通过衰减可控的半波片和格兰氏棱镜形成线偏振光,再用光束分束片对光 束进行分束,最后通过倒置的显微物镜将激光光束聚焦到光纤包层的中段的外表面,逐点 写入若干个点状凹槽或者逐线写入若干条线状沟槽;所述线状沟槽或点状凹槽沿光纤的轴 向呈现周期性的分布,并对光纤包层外表面进行结构性损坏;所有线状沟槽的轴对称线在 一条直线上,且该直线与光纤中屯、轴平行;所有点状凹槽的中屯、点位于一条直线上,且该直 线与光纤中屯、轴平行;所述线状沟槽的槽道沿光纤圆周方向分布;
[0018] 第五步:使用光纤涂覆机,在光纤包层的前段和后段表面上涂覆上一层多聚物光 纤保护涂覆层;
[0019] 第六步:使用浓度为5%~8%的硝酸清洁光纤表面,利用硅烷偶联剂溶液对光纤 包层中段的外表面进行硅烷化处理,在其外表面形成硅烷层;
[0020] 第屯步:在硅烷层的表面固定适体层,该适体层对目标生物分子或待测化学成分 具有选择性吸收或敏感的特性。
[0021] 根据本发明所述的光纤包层表面化agg光栅生化传感器制作方法的优选方案,点 状凹槽或线状沟槽的槽深度<0. 5μm,槽宽度小于光纤包层表面化agg光栅周期的一半,光 纤包层表面化agg光栅的长度在10mm~20mm之间;长周期光纤光栅在1500皿~1600皿 之间具有带宽为〉lOnm的谐振损耗峰;光纤包层表面化agg光栅的某个高阶包层模的谐振 峰处于长周期光纤光栅在1500nm~leOOnm之间的谐振中屯、波长的附近;光纤化agg光栅 的谐振峰处于长周期光纤光栅的谐振带外。
[0022] 根据本发明所述的光纤包层表面化agg光栅生化传感器制作方法的优选方案,当 光纤包层表面化agg光栅为由若干条相互平行的具有周期性的线状沟槽时,槽道的长度在 光纤包层横截面周长的1/4~1之间。
[0023] 根据本发明所述的光纤包层表面化agg光栅生化传感器制作方法的优选方案,该 方法还包括第八步:在适体层外设置保护套;该保护套上设置有分子孔筛,W使目标生物 分子或待测化学分子能够渗透分子孔筛。
[0024] 本发明所述的光纤包层表面化agg光栅生化传感器及其制作方法的有益效果是, 本发明结构独特,制作方法简单,微型化,光纤化;本发明利用光纤包层表面化agg光栅对 高阶包层模的窄带反射谐振特性来测量或定量/定性分析生物分子、化学成分的浓度,利 用光纤化agg光栅的化agg反射谐振特性进行溫度补偿,通过光谱分析仪可实时观测其反 射谱的谐振波长和谐振强度的变化,实现生物分子或化学成分的传感;可广泛应用于生物、 化工、医学、生命科学等领域。
【附图说明】
[00巧]下面结合附图对本发明作详细说明。
[00%] 图1是光纤包层表面化agg光栅生化传感器结构示意图;其中,光纤包层表面Bragg光栅为线状沟槽结构。
[0027] 图2是光纤包层表面化agg光栅生化传感器结构示意图;其中,光纤包层表面 Bragg光栅为点状凹槽结构。
[0028] 图3光纤包层表面化agg光栅的光波禪合光路示意图。
[00巧]图4飞秒激光器制作光纤包层表面化agg光栅的系统不意图。
[0030] 图5光纤包层表面化agg光栅生化传感器系统图。
[0031] 图6光纤包层表面化agg光栅生化传感器的反射光谱信号图。
【具体实施方式】
[0032] 参见图1和图2,光纤包层表面化agg光栅生化传感器,包括光纤纤忍3和包裹光 纤纤忍3的光纤包层2 ;所述光纤纤忍3的前段设置长周期光纤光栅4,该长周期光纤光栅 4作为光纤纤忍3和光纤包层2的光共振禪合器,用于将纤忍模禪合到同向包层模或将包 层模禪合到纤忍模;在光纤包层2的中段外表面设置光纤包层表面化agg光栅5,该光纤包 层表面化agg光栅5由若干个点状凹槽构成或者由若干条相互平行的线状沟槽构成;所述 线状沟槽或点状凹槽沿光纤的轴向呈现周期性的分布,并对光纤包层外表面进行结构性损 坏;当光纤包层表面化agg光栅5由线状沟槽构成时,所述线状沟槽的槽道沿光纤圆周方向 分布,所有线状沟槽的轴对称线在一条直线上,且该直线与光纤中屯、轴平行;当光纤包层表 面化agg光栅5由点状凹槽构成时,所有点状凹槽的中屯、点位于一条直线上,且该直线与光 纤中屯、轴平行;该光纤包层表面化agg光栅5作为光纤包层模谐振的反射器件;在长周期 光纤光栅4后方的光纤纤忍3上设置有光纤化agg光栅6,该光纤化agg光栅6作为光纤基 模谐振的反射器件,起溫度补偿的作用。
[0033] 所述光纤包层表面化agg光栅5的表面吸附有硅烷层7,其余光纤包层的外表面涂 覆有光纤保护涂覆层1 ;所述硅烷层7的表面固定有适体层8,该适体层8对目标生物分子 或待测化学成分具有选择性吸收或敏感的特性。
[0034] 在具体实施中,长周期光纤光栅的长度为20mm~50mm,在1500nm~leOOnm之间 具有带宽为〉lOnm的谐振损耗峰,谐振损耗峰的禪合强度>10地;光纤包层表面化agg光栅 的长度为10mm~20mm,点状凹槽或线状沟槽的槽深度<0. 5μm,槽宽度小于光纤包层表面 Bragg光栅周期的一半;光纤包层表面化agg光栅5的某个高阶包层模的谐振峰处于长周 期光纤光栅4在1500nm~1600nm之间的谐振中屯、波长的附近;光纤化agg光栅6的长度 为10mm~40mm,其谐振峰处于长周期光
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