纤光栅4的谐振带夕K所述长周期光纤光栅4的后 端与光纤包层表面化agg光栅5的前端的水平距离为20mm~30mm。
[0035] 本发明的生化传感原理是利用光纤包层表面化agg光栅5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 Bragg反射谐振特性进行溫度补偿。传感器的传输光路示意图参见图3,当宽带光λ传输 到长周期光纤光栅4,满足谐振条件的光的能量将被将禪合到光纤包层2中传输形成包层 模；当运部分W包层模形式传输的光与余下的纤忍模的光分别传播到光纤包层表面化agg 光栅5和光纤化agg光栅6时，分别满足光纤包层表面化agg光栅5的高阶包层模的窄 带谐振条件的波长即义和满足光纤化agg光栅6的纤忍基模的化agg谐振条件的波长即 Aewg将被反射回来；其中，為的倏逝场穿过光纤包层表面，并作用于生物分子或化学成分 的溶液或其敏感膜层的一个微小区域。倏逝波的作用过程中，生物分子或化学成分的种类、 数量或浓度的变化将影响包层外生物或化学分子的敏感膜层或其溶液等的折射率，从而改 变光纤包层表面化agg光栅5的高阶包层模的谐振条件，从而导致高阶包层模谐振波长端 的漂移，它们之间的变化关系是确定的，包层中被反射回来的光成传播到达长周期光纤光 栅4时，部分能量将重新被禪合回到纤忍中。而纤忍中被光纤化agg光栅6反射回来的光 将完全穿过长周期光纤光栅继续传输。于是，在反射端可W检测到两个谐振峰即，4 和λewg，光纤包层表面Bragg光栅5的谐振峰趨对溫度与折射率均敏感，特别对折射率十 分的敏感，而光纤化agg光栅6的谐振峰λBfwg仅对溫度敏感。通过光谱分析仪可实时观 测其反射端的反射谱的谐振波长和谐振强度的变化，就可对生物分子或化学成分的浓度、 实现生物分子或化学成分进行实时传感。
[0036] 光纤包层表面化agg光栅生化传感器对生化介质折射率和溫度的同时传感可W 用下式表示：
[0037]
[00測其中，An和AT分别表示生化介质折射率和环境溫度的变化大小，A碱和ΔAetwg 分别表示光纤包层表面化agg光栅5的高阶包层模谐振波长义的漂移量和光纤化agg光 栅6的化agg谐振波长λewg的漂移量。α，β分别光纤包层表面化agg光栅5的高阶包 层模的折射率灵敏度和溫度灵敏度，丫表示光纤化agg光栅6的溫度灵敏度。
[0039] 在具体运用时，可将上述光纤包层表面化agg光栅生化传感器构成传感系统，如 图5所示，该系统包括：带宽光源20、3地禪合器21、光纤包层表面化agg光栅生化传感器 22、光纤光谱仪23和计算机24 ;带宽光源20使用中屯、波长1550皿、带宽>100皿的ASE光 源；带宽光源20通过光纤连接到3地禪合器21，3地禪合器21通过光纤连接到光纤包层表 面化agg光栅生化传感器22中的长周期光纤光栅4 ;3地禪合器21的另外一个端口通过光 纤连接到光纤光谱仪23,光纤光谱仪23通过数据接口与计算机24连接。
[0040] 下面W测试血糖溶液的葡萄糖分子浓度为例进行说明。
[0041] 由于长周期光纤光栅4有光纤涂覆层，不受外界折射率变化的影响；光纤包层表 面Bragg光栅5的表面的葡萄糖氧化酶适体层对血糖溶液的葡萄糖分子的敏感，血糖溶液 的葡萄糖分子浓度的变化及环境溫度的变化将引起光纤包层表面化agg光栅5的谐振条 件变化，从而导致光纤包层表面化agg光栅的谐振波长和谐振强度的变化，该变化的光谱 信息通过光纤传输到光纤光谱仪。于是，光纤中的光经过长周期光纤光栅4禪合到高阶包 层模在光纤包层表面化agg光栅5的表面形成的倏逝场，作用于葡萄糖氧化酶适体层，当传 感器暴露于血糖溶液环境下时，血糖溶液的葡萄糖分子将和葡萄糖氧化酶适体层相结合反 应，从而改变光纤包层表面化agg光栅5的谐振条件，反映在反射端光谱的谐振波长和谐振 强度的变化上。而环境溫度的变化也会同时影响光纤Bragg光栅的谐振条件，也反映在反 射端光谱上；光纤光谱仪23获取的光谱信号通过数据接口送到计算机24,计算机获取的信 号光谱如图6所示。计算机24处理光谱数据并显示血糖溶液的葡萄糖分子的浓度和环境 溫度。测量时，本传感器放在被测血糖溶液中，传感系统中的计算机实时获取反射光谱的变 化数据，并根据标定的敏感系数计算得到被测血糖溶液的葡萄糖分子浓度和环境溫度，从 而实现对血糖溶液的葡萄糖分子浓度和环境溫度的传感。
[0042] 光纤包层表面化agg光栅生化传感器制作方法，包括如下步骤：
[0043] 第一步：取一根单模裸光纤，该单模裸光纤只具有光纤纤忍3W及包裹光纤纤忍3 的光纤包层2 ;该单模裸光纤经过载氨处理；
[0044] 第二步：制作长周期光纤光栅4 :采用紫外光通过振幅掩膜板曝光方法在光纤纤 忍3的前段写入长周期光纤光栅4 ;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20nm~30nm的谐振损耗峰，谐振损耗峰的禪合强度 〉10 地；
[0045] 第Ξ步：制作光纤化agg光栅6 :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4后方的光纤纤忍3上制作光纤化agg光栅；在具体实施中，光纤化agg光 栅的长度为10mm~40mm，其化agg谐振波长处于长周期光纤光栅的谐振带外。
[0046] 制作过程中，光纤化agg光栅的化agg谐振波长如下：
[0047] λ化3距=化eff-A… 2 |；0〇48] 式中，λBragg表不光纤Bragg光栅的Bragg谐振波长，ηef康不光纤纤忍基模的有 效折射率，Λ。。表示光纤化agg光栅的周期。因此，首先可根据已知的单模光纤的结构参数 计算出光纤纤忍基模的有效折射率rwf，并设计所需要的化agg谐振波长Aewg，由公式2即 可计算出需要写入的光纤化agg光栅的周期大小A。。。
[0049] 第四步：制作光纤包层表面化agg光栅5 :制作方案如图4所示，飞秒激光器11发 射120fs~150fs的800皿激光脉冲，电子开关12控制光路的通断，然后通过一个衰减可 控的半波片13和格兰氏棱镜14形成线偏振光，再用光束分束片15对光束进行分束，最后 通过一个放大倍数为100X的倒置的显微物镜16将激光光束聚焦到光纤包层2的中段外 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；点状凹槽或者线状沟槽均 对光纤包层外表面进行结构性损坏；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；即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；
[0050] 具体实施中，电控2D精密位移平台17上固定有一个表面极其光滑的平板型光纤 夹具18,光纤夹具18将光纤固定于X或Y方向。整个制作过程使用CCD摄像机19进行监 控。可用预先编制的电脑程序控制2D精密位移平台17在X、Y方向的位移，配合电子开关 12控制激光光路的通断，从而控制激光光束的聚焦点在光纤包层的表面上写入预先设计的 点状凹槽或线状沟槽，最终构成所需要的光纤包层表面化agg光栅5。
[0051] 具体实施中，光纤包层表面化agg光栅5的高阶包层模谐振波长由下式确定： 阳05引 4 =2。;矿A,。抽/巧！ 3
[0053] 式中，m表示光纤包层表面化agg光栅5的阶数，k表示光纤包层模的阶数，省表 示第k阶包层模的谐振波长，表示第k阶包层模的有效折射率，Atbdd表示光纤包层 表面化agg光栅5的周期。因此，首先可