[发明专利]一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器

权利要求书

1.一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器，如图1所示，包括光纤传感器本体，其特征在于：所述光纤传感器本体由光子晶体光纤(1)、纤芯(2)、金属膜(3)、磁流体Fe₃O₄(4)、温敏介质PDMS(5)、分析物传感区(6)、空气孔(7)和完美匹配层(8)组成；

所述内部空气孔由四层平行排列的19个空气孔组成，其中第一层的四个空气孔与纤芯、通道1和通道二在一条水平直线上，左右各两个；第二层空气孔设置有6个，第三层有5个，第四层有四个，第一层空气孔、第二层空气孔、第三层空气孔、第四层空气孔最外层的空气孔的圆心以此连接后为一个正六边形的一半；

所述空气孔的设置用来调节包层和纤芯的相对折射率差异，从而限定光在纤芯内按照全内反射原理进行传导。

2.根据权利1所述的一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器，其特征在于：所述纤芯(2)和光纤基底的材料为熔融二氧化硅，其折射率可根据Sellmeier方程算出。

3.根据权利1所述的一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器，其特征在于：所述光子晶体光纤(1)的侧抛平面为D型，表面涂覆有金属膜(3)，其中金属膜的厚度为50nm，宽度以刚好将D型表面覆盖住为准。

4.根据权利1所述的一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器，其特征在于：所述纤芯(2)左侧的空气孔填充有磁流体Fe₃O₄形成的通道1(4)，纤芯(2)右侧的空气孔填充有温敏介质PDMS形成的通道2(5)，通道1(4)和通道2(5)关于纤芯(2)相互对称，其内壁分别涂覆有金属膜(3)，其中金属膜厚度为40nm。

5.根据权利1或4所述的一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器，其特征在于：所述温敏介质建议为PDMS，其具有无毒、不易挥发、生物相容性好等优点，且PDMS的热光系数远远大于石英光纤的热光系数，使得温度对光纤折射率基本不产生影响，也可以用甲苯、甘油和乙醇等代替。

6.根据权利1或4所述的一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器，其特征在于：所述磁流体建议用Fe₃O₄，其由水和Fe₃O₄混合而成，混合体积比为3％，也可以用Fe₂O₃、Fe、CoFe₂O₄和MnFe₂O₄等混合基载液代替。

7.根据权利1所述的一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器，其特征在于：所述光子晶体光纤(1)的空气孔的间距为16um，空气孔直径为6.4um。

8.根据权利1或权利7所述的一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器，其特征在于：所述第一层空气孔至第四层空气孔最外层的空气孔的圆心的连线为一个正六边形的一半，所述第一层空气孔至第四层空气孔次外层的空气孔的圆心的连线同样形成一个正六边形的一半，相邻的三个空气孔分布均呈正三角形晶格结构。

9.根据权利1所述的一种D型光子晶体光纤表面等离子体共振的多参量传感器，其特征在于：所述待测分析液体的折射率分析范围为1.36～1.43。