基于反射式倾斜光纤光栅探针的生化传感器及制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113340854A(43)申请公布日2021.09.03(21)申请号202110629601.9(22)申请日2021.06.07(71)申请人西安石油大学地址710065陕西省西安市雁塔区电子二路东段18号(72)发明人刚婷婷傅海威刘颖刚尹逊莉边策白小红(74)专利代理机构西安西达专利代理有限责任公司61202代理人郭秋梅(51)Int.Cl.G01N21/552(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称基于反射式倾斜光纤光栅探针的生化传感器及制作方法(57)摘要一种基于反射式倾斜光纤光栅探针的生化传感器的制作工艺，包括以下步骤：步骤1、利用相位掩模板法在单模光纤上刻写长度为1厘米、角度为10o的TFBG，并利用高精度光纤切刀切掉TFBG任意一端距其1厘米以外的尾纤；步骤2、将步骤1）制作的TFBG探针浸入浓硫酸1小时后用去离子水和甲醇冲洗；步骤3、将步骤2）中冲洗好后的TFBG探针浸入含有1%三甲氧基硅烷的甲醇溶液30分钟后用去离子水和甲醇冲洗，完成探针修饰；步骤4、利用步进电机夹持由步骤3修饰后的TFBG探针的一端，并在探针尾纤的端面上通过提拉法蘸取银漆后静置2小时，形成薄膜。本发明仅利用TFBG纤芯到包层的共振耦合来实现TFBG包层表面纳米颗粒探测，具有制作简单、精度高和易于批量生产的特点。CN113340854ACN113340854A权利要求书1/1页1.一种基于反射式倾斜光纤光栅探针的生化传感器的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、利用相位掩模板法在单模光纤上刻写长度为1厘米、角度为10o的TFBG，并利用高精度光纤切刀切掉TFBG任意一端距其1厘米以外的尾纤；步骤2、将步骤1）制作的TFBG探针浸入浓硫酸1小时后用去离子水和甲醇冲洗；步骤3、将步骤2）中冲洗好后的TFBG探针浸入含有1%三甲氧基硅烷的甲醇溶液30分钟后用去离子水和甲醇冲洗，完成探针修饰；步骤4、将步骤3修饰后的TFBG探针一端通过步进电机夹持，并在探针尾纤的端面上通过提拉法蘸取银漆后静置2小时，形成薄膜。2.根据权利要求1所述的一种基于反射式倾斜光纤光栅探针的生化传感器的制作工艺，其特征在于，所述的薄膜形状为有一定曲率的半球形。3.根据权利要求1所述的一种基于反射式倾斜光纤光栅探针的生化传感器的制作工艺，其特征在于，所述的薄膜材料也可采用金。2CN113340854A说明书1/4页基于反射式倾斜光纤光栅探针的生化传感器及制作方法技术领域[0001]本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于反射式倾斜光纤光栅探针的生化传感器的制作工艺。背景技术[0002]基于光学检测法的生化传感器通常利用金属纳米颗粒实现等离子体或其他表面增强效应以提高传感器的灵敏度和检测限度。利用特定的分子探针对金属纳米颗粒进行功能化处理就能通过等离子体共振的宏观变化来检测生化分子的结合。目前使用的等离子体器件多依赖于平面制造技术，其中包括纳米孔阵列、纳米通道流传感和混合光学腔的平面集成光子结构。由于这些结构具有光与物质相互作用长度短、发射方案复杂且效率低下以及固有的高光损耗等特点，限制了其性能。[0003]光纤传感器凭借其体积小、重量轻、精度高、易集成和多路复用以及分辨率高等优点，在生化检测领域具有明显的优势。基于表面等离子体共振（surfaceplasmaresonance，SPR）的光纤传感器需要通过光谱法测量纳米颗粒的响应，例如测量光传输中的吸收特性。该传感器一般分为三类：结构调整型SPR光纤传感器、光栅耦合型SPR传感器和特殊光纤型SPR传感器。其中结构调整型光纤SPR传感器是通过诸如化学腐蚀、侧面抛磨、光纤拉锥、拼接光纤和弯曲光纤等方法对光纤的结构进行改进，使纤芯中传输的光波能直接与周围介质接触并从传输光谱中获得SPR响应。光纤结构的破坏使光纤变得极为脆弱，不利于实际应用。在不破坏光纤结构的前提下，光纤纤芯内周期性折射率调制的光栅结构也可以使基模耦合到包层模，并与包层表面的金属层作用在特定波段形成SPR。由于在普通FBG中光波只能在纤芯内传输，因此可通过腐蚀的方式移除包层来实现SPR的激发。长周期光栅和短周期倾斜光纤光栅可以很好的解决由腐蚀带来光纤机械强度降低的问题。特殊光纤型SPR传感器是通过在特殊光纤的表面或结构内部镀上金属层来激发SPR，例如纤芯折射率反转分布的多模光纤、无纤芯光纤和空芯光纤等。由于耦合形成SPR对光纤表面或内部所镀金属层的厚度和密度等多个参数要求严格，限制了制作的重复性，无法实现光纤SPR传感器大批量和高重复性的生产。因此研制一种真正意义上具有可批量生产能力的光纤生化传感器具有重要实用价值。发明内容[0004]为了克服上述现有技术