[发明专利]一种多参数测量的光纤LMR传感器

说明书

本发明公开了一种多参数测量的光纤LMR传感器，该传感器采用LMR效应原理可以产生两个共振峰，可同时作为温度和折射率的确定。当温度或折射率发生变化时，共振波长均可发生变化，即可确定折射率和温度的值；同时LMR在p偏振光和s偏振光下均可发生共振，并且其灵敏度与精度较传统传感器大幅提高；通过LMR效应可在可见光区发生。另外甲苯有大的热光效应，可以通过改变外部温度来改变甲苯折射率。且甲苯折射率大，光导机制可以从光子带隙(PBG)变为全内反射(TIR)。同时TiO2、SnO2是易于获得且具有成本效益的材料，二者均可以很好地激发LMR效应，在可见光谱范围内产生LMR，使其成为低成本LMR器件的理想选择。

技术领域

本发明涉及光传感技术领域，尤其涉及一种多参数测量的光纤LMR传感器。

背景技术

Lossy Mode Resonance(LMR)中文名称为损失模式共振。倏逝波与导电金属氧化物内的损失模式之间相互耦合产生的共振，它可以由TE或TM偏振光激发。这种共振会导致光波导中传输的光的强度急剧降低，从而形成共振波谷。LMR效应对外界折射率很敏感，当外界折射率变化时，LMR的共振波谷也会产生相应变化，反映出外界物质的折射率变化，因此，可以通过折射率换算得到待测量。光纤传感器具有传统传感器所不可比的优点：灵敏度高、动态范围大、响应速度快、不受电磁干扰、防爆防燃、易于远距离遥测、保密性好、重量轻、机械强度高等。现有技术中许多新型结构传感器灵敏度甚至达到了10000nm/RIU，但是都是只能测量单一化学量，当涉及多种生物化学量测量时非常不便。因此需要提出一种新型的能结合单一测量传感器优势的高灵敏度多测量型传感器。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种多参数测量的光纤LMR传感器，具体结构包括纤芯，所述纤芯的外表面设置有包层，所述包层上沿纤芯的延伸方向设置有多个空气孔，所述相邻两个空气孔之间设置有空气孔内壁，所述纤芯的表面与空气孔之间的露芯部分涂敷有TiO₂薄膜层，所述空气孔的内表面涂敷有SnO₂薄膜层，所述空气孔内设置有热敏材料。

该传感器的上端具有缺口，该缺口为上W型。

所述相邻两个空气孔之间的空气孔内壁的距离为1μm-2μm。

所述纤芯的直径为10μm-15μm。

所述的光纤传感器的光纤直径为120-130μm。

所述SnO₂薄膜层的厚度为50-100nm。

该光纤LMR传感器W型露芯部分的TiO₂薄膜层厚度为25-100nm。

所述热敏材料为甲苯。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种多参数测量的光纤LMR传感器，该传感器采用LMR效应原理可以产生两个共振峰，可同时作为温度和折射率的确定。当温度或折射率发生变化时，共振波长均可发生变化，即可确定折射率和温度的值；同时LMR在p偏振光和s偏振光下均可发生共振，并且其灵敏度与精度较传统传感器大幅提高；通过LMR效应可在可见光区发生。另外甲苯有大的热光效应，可以通过改变外部温度来改变甲苯折射率。且甲苯折射率大，光导机制可以从光子带隙(PBG)变为全内反射(TIR)。同时TiO2、SnO2是易于获得且具有成本效益的材料，二者均可以很好地激发LMR效应，在可见光谱范围内产生LMR，使其成为低成本LMR器件的理想选择。基于上述理由本发明专利解决了同时测得两个物理量的问题，并且灵敏度较高，可在微结构光纤等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。