[发明专利]基于MOF双曲超材料的SPR二氧化碳气体光纤传感器

权利要求书

1.一种基于MOF双曲超材料的SPR二氧化碳气体光纤传感器，其特征在于，包括光纤微结构和MOF双曲超材料层；

光纤微结构包括单模光纤和在单模光纤上制作的长周期光纤光栅，MOF双曲超材料涂覆在长周期光纤光栅处，形成MOF双曲超材料层；光纤微结构和MOF双曲超材料层共同构成传感区域，光纤传感头两端分别连接光源和光谱仪；

经由长周期光纤光栅将纤芯中传播的光激发到包层模，产生的倏逝波渗透到MOF双曲超材料界面，引发超材料层中的自由电子产生表面等离子体波，当两者频率相等发生共振，界面处会出现衰减全反射的现象，出现SPR谐振谷；当外界环境中的二氧化碳气体处于不同浓度时，其进入到MOF孔中的折射率会发生变化，从而导致双曲超材料层表面激发的SPR波谷发生漂移，根据其漂移量对二氧化碳进行传感响应。

2.根据权利要求1所述的基于MOF双曲超材料的SPR二氧化碳气体光纤传感器，其特征在于，MOF双曲超材料通过化学生长方法长在光纤表面，通过控制生长时间来调节材料层厚度。

3.根据权利要求1或2所述的基于MOF双曲超材料的SPR二氧化碳气体光纤传感器，其特征在于，MOF双曲超材料的结构包括金属离子、有机骨架和位于有机骨架中的周期性空气孔，有机骨架具体为Cu-benzene-1，3，5-tricarboxylate金属有机骨架。

4.根据权利要求1所述的基于MOF双曲超材料的SPR二氧化碳气体光纤传感器，其特征在于，MOF双曲超材料通过电子掺杂MOF获得，表现为在某一波段范围内其垂直和平行介电常数分量异号。

5.根据权利要求1所述的基于MOF双曲超材料的SPR二氧化碳气体光纤传感器，其特征在于，长周期光纤光栅的周期为300-700μm，周期数为20-60。

6.根据权利要求1或5所述的基于MOF双曲超材料的SPR二氧化碳气体光纤传感器，其特征在于，单模光纤的包层直径为125μm，芯径为8.3μm。

7.根据权利要求1或5所述的基于MOF双曲超材料的SPR二氧化碳气体光纤传感器，其特征在于，长周期光纤光栅利用二氧化碳激光器刻蚀、飞秒激光刻蚀或相位掩膜板紫外写入方法制得。

8.根据权利要求1所述的基于MOF双曲超材料的SPR二氧化碳气体光纤传感器，其特征在于，光纤传感头两端分别利用单模光纤连接光源和光谱仪。