[发明专利]一种光纤倏逝波传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤倏逝波传感器的技术领域，涉及一种光纤倏逝波传感器及其制备方法，尤其涉及一种基于锥+U型多模光纤直接生长二硫化钼的倏逝波传感器及其制备方法。

背景技术

光纤倏逝波传感器，其原理是基于分析物与光纤中光的倏逝场的相互作用，由于在较短的敏感区域内发生多次反射，使得它拥有比衰减式全反射点传感器更高的灵敏度。因此光纤倏逝波传感器在化学和生物分子检测中应用广泛，得到了人们的广泛关注。

为了提高传感器的灵敏度，许多研究组设计研究了不同结构的光纤倏逝波传感器，例如锥形光纤，U型光纤等。锥形光纤增加了倏逝场的强度和穿透深度；U型光纤中更多的光参与跟检测分子的相互作用，并且可以检测狭小的空间。然而，现有的光纤倏逝波传感器的灵敏度需要进一步提高。

作为石墨烯类似物，二硫化钼与石墨烯有着明显的相似之处。如二维超薄原子层结构和高表面积，在纳米电子学、光电子学和能量采集方面表现出了巨大的潜力。此外，二硫化钼具有高透光性、化学稳定性、生物分子亲和性和低温合成等优点，并且相比于石墨烯更容易进行生物修饰，这对倏逝波传感器来说是一种理想的材料。然而，现有技术中，并未将二硫化钼应用于光纤倏逝波传感器。

综上所述，现有技术中如何解决将二硫化钼应用于光纤倏逝波传感器，提高光纤倏逝波传感器灵敏度的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

本发明为了解决上述问题，克服现有技术中光纤倏逝波传感器灵敏度不高的问题，本发明的第一目的是提供一种基于锥+U型多模光纤直接生长二硫化钼的倏逝波传感器的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种基于锥+U型多模光纤直接生长二硫化钼的倏逝波传感器的制备方法，该方法包括：

步骤1：将多模石英光纤制成锥型多模石英光纤；

步骤2：将锥型多模石英光纤进一步制成U型的结构体，形成锥+U型多模石英光纤；

步骤3：直接在锥+U型多模石英光纤生长二硫化钼，形成基于锥+U型多模光纤直接生长二硫化钼的倏逝波传感器。

相比传统的光纤结构，本发明结合了锥形和U型光纤的优点，有利于增强传感区倏逝场的强度，和增强光与分子的相互作用，从而提高倏逝波传感器的灵敏度。

作为进一步的优选方案，所述步骤1中，多模石英光纤采用规格为62.5/125μm的多模石英光纤。

作为进一步的优选方案，所述步骤1中将多模石英光纤制成锥型多模石英光纤的制作具体步骤为：

步骤1-1：取60cm的多模石英光纤，去其包层；

步骤1-2：用光纤拉锥机将多模石英光纤的中间区域拉锥，由多模石英光纤制成锥型多模石英光纤；

作为进一步的优选方案，所述步骤2中形成锥+U型多模石英光纤的制作具体步骤为：

步骤2-1：采用丁烷喷灯喷烧步骤1-2中制成的锥型多模石英光纤；

步骤2-2：在锥型多模石英光纤软化后，将锥型多模石英光纤锥形区的锥尖处制成U型的结构体，形成锥+U型多模石英光纤。

作为进一步的优选方案，所述步骤3中，采用热分解四硫代钼酸铵的方法直接在锥+U型多模石英光纤生长二硫化钼。

作为进一步的优选方案，所述步骤3中，直接在锥+U型多模石英光纤生长二硫化钼的制作具体步骤为：

步骤3-1：将锥+U型多模石英光纤完全浸入食人鱼溶液中30分钟，采用去离子水冲洗，并烘干；

步骤3-2：将步骤3-1处理过的锥+U型多模石英光纤浸入到四硫代钼酸的二甲基甲酰胺溶液中30秒，拿出至氮气环境下晾干；

步骤3-3：将步骤3-2处理过的锥+U型多模石英光纤放入石英管中，气压抽至10^-3Pa，通入氩气和氢气，并加热到500℃，维持石英管内温度500℃90分钟，降至室温，在锥+U型多模石英光纤上生长成二硫化钼。

作为进一步的优选方案，所述步骤3-2中的四硫代钼酸的二甲基甲酰胺溶液采用1mL的0.01g/ml四硫代钼酸的二甲基甲酰胺溶液。

作为进一步的优选方案，所述步骤3-3中的氩气采用80sccm氩气；氢气采用40sccm氢气。

本发明的第二目的是提供一种基于锥+U型多模光纤直接生长二硫化钼的倏逝波传感器，该倏逝波传感器采用上述方法制备。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种基于锥+U型多模光纤直接生长二硫化钼的倏逝波传感器，采用上述方法制备，该倏逝波传感器包括：

锥+U型多模石英光纤；