[发明专利]具有表面波导的单模光纤、SPR生物传感器及制备方法

权利要求书

1.一种具有表面波导的单模光纤，其特征在于，所述单模光纤包括构成全反射条件的纤芯和包层，所述包层包覆所述纤芯，所述包层内包含表面波导；

所述表面波导贴近所述包层的表面，且所述表面波导是采用飞秒激光直写光波导技术写制，所述表面波导用于产生激发表面等离子体共振SPR效应的强倏逝场。

2.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述包层内还包含分束器及合束器，所述表面波导的一端与所述分束器的一端连接，所述表面波导的另一端与所述合束器的一端连接；

所述分束器的另一端及所述合束器的另一端均与所述纤芯平行且距离小于或等于预设距离，或者均写入所述纤芯，或者与所述纤芯形成预设夹角；

所述分束器及所述合束器均采用飞秒激光直写波导技术写制。

3.根据权利要求2所述的单模光纤，其特征在于，所述分束器包括第一直线波导及第一S型波导，所述合束器包括第二直线波导及第二S型波导；

所述第一直线波导的一端与所述第一S型波导的一端连接，所述第一S型波导的另一端与所述表面波导的一端连接，所述表面波导的另一端与所述第二S型波导的一端连接，所述第二S型波导的另一端与所述第二直线波导的一端连接；

所述第一直线波导与所述第二直线波导平行于所述纤芯，且与所述纤芯之间的距离为预设值。

4.根据权利要求2所述的单模光纤，其特征在于，所述分束器包括第三S型波导，所述合束器包括第四S型波导；

所述第三S型波导的一端写入所述纤芯，另一端与所述表面波导的一端连接，所述表面波导的另一端与所述第四S型波导的一端连接，所述第四S型波导的另一端写入所述纤芯。

5.根据权利要求3或4所述的单模光纤，其特征在于，所述表面波导的长度为4mm～8mm；

所述第一S型波导及第二S型波导的曲率为35mm～50mm，或者所述第三S型波导及所述第四S型波导的曲率为35mm～50mm。

6.根据权利要求1所述的单模光纤，其特征在于，所述分束器包括一端具有弧度的第三直线波导、所述合束器包括一端具有弧度的第四直线波导；所述第三直线波导具有弧度的一端与所述表面波导的一端连接，所述表面波导的另一端与所述第四直线波导具有弧度的一端连接，所述表面波导的长度为4mm～8mm；

所述第三直线波导长于所述第四直线波导，所述第三直线波导的另一端与所述纤芯交叉，形成预设夹角，所述第四直线波导的另一端写入所述纤芯，且形成所述预设夹角，所述预设夹角为0.01rad～0.05rad。

7.一种表面等离子体共振SPR生物传感器，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的单模光纤，所述单模光纤上镀有镀膜层，所述镀膜层上覆盖有氧化后的多巴胺薄膜层，所述多巴胺薄膜层上包含脱氧核糖核酸DNA探针。

8.一种表面等离子体共振SPR生物传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

利用飞秒激光直写光波导技术在初始单模光纤内写制表面波导，得到具有表面波导的单模光纤；

采用磁控溅射镀膜方法在所述单模光纤上镀上镀膜层；

采用自聚合方式在所述镀膜层上形成预设厚度的多巴胺薄膜层，得到SPR生物传感器样品；

将所述SPR传感器样品放入DNA探针分子溶液中进行氧化，使得氧化后的多巴胺薄膜层上包含脱氧核糖核酸DNA探针。

9.根据权利要求8所述的SPR生物传感器的制备方法，其特征在于，所述采用磁控溅射镀膜方法在所述单模光纤上镀上镀膜层，包括：

将所述单模光纤放置在光纤旋转装置上，由所述光纤旋转装置带动所述单模光纤旋转，且在旋转的过程中，采用磁控溅射镀膜方法在所述单模光纤上均匀镀膜，得到镀膜层，所述镀膜层的材料包括Ti/Ag/Au复合金属膜，所述镀膜层的厚度为45nm～60nm。

10.根据权利要求8所述的SPR生物传感器的制备方法，其特征在于，所述采用自聚合方式在所述镀膜层上形成预设厚度的多巴胺薄膜层，得到SPR传感器样品，包括：

将具有镀膜层的单模光纤放入已稀释多巴胺溶剂的缓冲液中存放第一时长；

将所述具有镀膜层的单模光纤从所述缓冲液中取出，放入多巴胺溶液进行生物交联膜自组装，以便在所述镀膜层上形成预设厚度的多巴胺薄膜层，得到SPR传感器样品。