[实用新型]一种具有交叉光栅的光纤折射率传感器

说明书

本实用新型公开了一种具有交叉光栅的光纤折射率传感器，包括：多模光纤纤芯，所述多模光纤纤芯呈圆柱体设置；多模光纤包层，其包覆在所述多模光纤纤芯的外周，所述多模光纤包层的侧壁设有切口表面，所述切口表面凸出设置有多个凸条，且多个所述凸条间隔设置；交叉光栅，其包括设置于所述切口表面的贵金属介质条，多个所述贵金属介质条与多个所述凸条一一交叉设置形成交叉光栅；所述交叉光栅的表面覆盖有气体待测物或液体待测物。本实用新型中，设置了交叉光栅结构，激发两种共振模式，产生两个共振光谱，协同解调可补偿折射率检测应用中温度漂移的干扰，同时压窄了共振峰的带宽，提升了传感灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及光纤型微传感器技术领域，尤其涉及一种具有交叉光栅的光纤折射率传感器。

背景技术

光纤型微传感器不但体积小、免受电磁场干扰，还具有很好的生物兼容性、多点复用、可穿戴等独特优势；尤其基于表面等离子体共振光谱技术的光纤微传感器，具有原理简单、待测物无需纯化、可实时、快速响应等成为在线传感测量应用的首选和研究热点。

目前，围绕光纤表面等离子体共振光谱检测技术的应用研究已取得了长足的进展，已报导的传感器结构有OttO型，D型，U型，双D型等，涉及的光纤类型主要包括单模光纤，多膜光纤，少模光纤，空心光纤和双芯光纤等，但无论何种基于表面等离子体共振光纤微型传感器，要实用化都存在两个方面的问题亟待解决：一是表面等离子体共振吸收光谱带宽较宽达微米量级，严重制约了测量灵敏度；二是基于表面等离子共振峰峰位波长解调传感参量时,不仅共振波长对待测物折射率或浓度敏感，环境温度变化同样影响波长信息，而且灵敏度越高影响越大,导致测量结果存在较大偏差。为了解决温度干扰测量结果的影响，将光纤光栅(倾斜光纤光栅或长周期光纤光栅)与光纤传感头串联可有效补偿温度的影响，但此方案解决温度干扰的同时增大了传感头体积，尤其光纤光栅是利用单模光纤写入，进一步加大了传感头的制作和耦合难度。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题在于，提出一种具有交叉光栅的光纤折射率传感器，用于解决现有技术中实际浓度或折射率传感应用中存在温度等其它影响因素的干扰的问题。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是一种具有交叉光栅的光纤折射率传感器，包括：

多模光纤纤芯，所述多模光纤纤芯呈圆柱体设置；

多模光纤包层，其包覆在所述多模光纤纤芯的外周，所述多模光纤包层的侧壁设有切口表面，所述切口表面凸出设置有多个凸条，且多个所述凸条间隔设置；

交叉光栅，其包括设置于所述切口表面的贵金属介质条，多个所述贵金属介质条与多个所述凸条一一交叉设置形成交叉光栅；所述交叉光栅的表面覆盖有气体待测物或液体待测物。

优选地，所述贵金属介质条的宽度大于所述凸条的宽度。

优选地，所述贵金属介质条的材料为金。

优选地，所述贵金属介质条与所述凸条的数量均为12条。

优选地，所述多模光纤纤芯的直径为40-60微米,折射率为1.47。

优选地，所述多模光纤包层的直径为120-130微米,折射率为1.45。

优选地，所述贵金属介质条的宽度为400-430纳米，所述凸条的宽度为70-100纳米。

优选地，所述交叉光栅的宽度为5-10微米。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

一、设置了交叉光栅结构，激发两种共振模式，产生两个共振光谱，协同解调可补偿折射率检测应用中温度漂移的干扰，同时压窄了共振峰的带宽，提升了传感灵敏度。