[发明专利]基于表面等离子体共振的传感装置、传感系统和调控方法

说明书

本发明提供一种基于表面等离子体共振的传感装置、传感系统和调控方法，传感装置包括调控光单元，用于发射不同属性的可调控光；线偏振光单元，用于接收外界环境或者入射光信号光源所发出的入射光信号，并将入射光信号转化为线偏振光；传感单元，包括光纤，包括光纤；光纤外表面镀有第一镀层，第一镀层外表面涂覆有第二镀层，传感单元接收线偏振光和调控光，以激发第一镀层产生表面等离子体共振；其中，第二镀层受调控光单元发出的可调控光调节。通过调控光单元，可以使得环境和传感单元光纤上的第二镀层的某些特性发生改变，可使传感单元中的第一镀层激发的表面等离子体共振环境更加接近传感单元的最灵敏的测量区间。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体地涉及一种基于表面等离子体共振的传感装置、传感系统和调控方法。

背景技术

现有的技术下，相比于传统的棱镜型SPR传感单元，光纤SPR传感器在检测环境极限、灵敏度和稳定性等方面还处于研究改进中，结合在各个检测领域均可利用的特性，光纤SPR传感器发展研究出了很多结构和应用环境的传感器。

而目前的传感器还存在对环境各参量检测单一、灵敏度不够高，且仅能够适用单一的环境。导致传感器的功能受限。

发明内容

本发明的第一个目的是为了提供了解决相关技术中对环境各参量检测单一、灵敏度不够高，环境参量高灵敏度检测区间范围窄，装置适用环境单一，多参量交叉敏感的问题，从而提供了一种基于表面等离子体共振的传感装置。

本发明的第二个目的在于提供一种基于表面等离子体共振的传感系统。

本发明的第三个目的在于提供一种基于表面等离子体共振的调控方法。

其中在本申请可选的方案中，首先一种基于表面等离子体共振的传感装置，传感装置包括调控光单元，用于发射不同属性的可调控光，属性包括波长、强度、频率；线偏振光单元，用于接收外界环境或者入射光信号光源所发出的入射光信号，并将入射光信号转化为线偏振光；传感单元，包括光纤，包括光纤；光纤外表面镀有第一镀层，第一镀层外表面涂覆有第二镀层，传感单元接收线偏振光和调控光，以激发第一镀层产生表面等离子体共振；其中，第二镀层受调控光单元发出的可调控光调节。

在本申请可选的方案中，线偏振光单元包括：起偏器、偏振控制器；起偏器和偏振控制器藕接；其中，入射光信号经过起偏器转变成线偏振光；线偏振光经由偏振控制器调节偏振方向。

在本申请可选的方案中，线偏振光沿光纤进入传感单元，可调控光射入第二镀层处。

在本申请可选的方案中，光纤包括单模光纤、多模光纤、锥形光纤，U型光纤、D型光纤、空心光纤和光子晶体光纤中的至少一者。

在本申请可选的方案中，传感单元还包括光纤光栅，光纤光栅将经过纤芯的线偏振光与可调控光耦合到包层，激发第一镀层产生表面等离子体共振。

在本申请可选的方案中，调控光单元包括：基础光发射器，用于发射基础光；波长变换器，用于调整基础光的波长；LC震荡电路，电连接基础光发射器，用于调整基础光的频率；光强调节器，用于改变基础光发射器的电流或者电压以调节基础光的强度。

在本申请可选的方案中，传感装置还包括：光电转换器，用于将传感器所输出的输出光信号转换成数字信号；无线收发模块，用于和光谱仪进行无线通信，将输出光信号所转换成的数字信号发送至光谱仪；控制器，根据光谱仪所反馈的指令，控制调控光单元反馈调节可调控光的属性。

在本申请可选的方案中，第一镀层包括：金属、金属氧化物、多金属混合物、金属与金属氧化物混合物、金属氧化物混合物、二维材料中的至少一者；第二镀层为二维材料，包括石墨烯、二维过渡金属硫化物、黑鳞、MXene材料、六方氮化硼、石墨相氮化碳、层状金属氧化物、层状双金属氧化物中的至少一者。