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专利号: 2015106890139
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅生化传感器,包括光纤纤芯(3)和包裹光纤纤芯(3)的光纤包层(2),其特征在于:所述光纤纤芯(3)的前段设置长周期光纤光栅(4);在光纤的中段位于光纤纤芯(3)和光纤包层(2)的交界面设置光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5);该光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)由若干条线状沟槽构成或者由若干个点状凹槽构成;所述线状沟槽或点状凹槽沿光纤的轴向呈现周期性的分布;所述线状沟槽的槽道沿光纤纤芯圆周方向延伸,该光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)对应的光纤包层的外表面吸附有硅烷层(6),其余光纤包层的外表面涂覆有光纤保护涂覆层(1);所述硅烷层(6)的表面固定有适体层(7),该适体层(7)对目标生物分子或待测化学成分具有选择性吸收或敏感的特性。

2.根据权利要求1所述的光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅生化传感器,其特征在于:在适体层(7)外设置有保护套(8),该保护套(8)上设置有分子孔筛。

3.根据权利要求1或2所述的光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅生化传感器,其特征在于:所述长周期光纤光栅(4)的长度为20mm~50mm;该长周期光纤光栅(4)在

1500nm~1600nm之间具有带宽大于10nm的谐振损耗峰,损耗峰的耦合强度大于10dB;光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)的长度为10mm~20mm,点状凹槽或线状沟槽的槽深度小于0.5μm,槽宽度小于光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)周期的一半;光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)的某个低阶包层模的谐振波长处于长周期光纤光栅(4)在1500nm~1600nm之间的谐振带的中心位置附近;该光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)的纤芯基模的谐振波长处于长周期光纤光栅(4)的谐振带内;所述长周期光纤光栅(4)的后端与光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)的前端的距离为10mm~30mm。

4.光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅生化传感器制作方法,其特征在于:包括如下步骤:

第一步:取一根单模裸光纤,该单模裸光纤只具有光纤纤芯(3)以及包裹光纤纤芯(3)的光纤包层(2);将该单模裸光纤进行载氢处理;

第二步:制作长周期光纤光栅(4):采用紫外光通过振幅掩膜板曝光方法在光纤纤芯(3)的前段写入长周期光纤光栅(4);

第三步:制作光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5):用飞秒激光器(11)发射激光脉冲,电子开关(12)控制光路的通断,通过衰减可控的半波片(13)和格兰氏棱镜(14)形成线偏振光,再用光束分束片(15)对光束进行分束,最后通过倒置的显微物镜(16)将激光光束聚焦到光纤中段的光纤纤芯(3)与光纤包层(2)的交界面,逐点写入若干个点状凹槽或者逐线写入若干条线状沟槽;所述线状沟槽或点状凹槽沿光纤的轴向呈现周期性的分布;所述线状沟槽的槽道沿光纤纤芯圆周方向延伸;

第四步:使用光纤涂覆机,在光纤包层(2)的前段和后段表面上涂覆上一层多聚物光纤保护涂覆层(1);

第五步:使用浓度为5%~8%的硝酸清洁光纤表面,利用硅烷偶联剂溶液对光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)对应的光纤包层的外表面进行硅烷化处理,在其外表面形成硅烷层(6)。

第六步:在硅烷层(6)的表面固定适体层(7),该适体层(7)对目标生物分子或待测化学成分具有选择性吸收或敏感的特性。

5.根据权利要求4所述的光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅生化传感器制作方法,其特征在于:该方法还包括第七步:在适体层(7)外设置保护套(8);该保护套(8)上设置有分子孔筛,以使目标生物分子或待测化学分子能够渗透分子孔筛。

6.根据权利要求4或5所述的光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅生化传感器制作方法,其特征在于:所述长周期光纤光栅(4)的长度为20mm~50mm;该长周期光纤光栅(4)在

1500nm~1600nm之间具有带宽大于10nm的谐振损耗峰,损耗峰的耦合强度大于10dB;光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)的长度为10mm~20mm,点状凹槽或线状沟槽的槽深度小于0.5μm,槽宽度小于光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)周期的一半;光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)的某个低阶包层模的谐振波长处于长周期光纤光栅(4)在1500nm~1600nm之间的谐振带的中心位置附近;该光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)的纤芯基模的谐振波长处于长周期光纤光栅(4)的谐振带内;所述长周期光纤光栅(4)的后端与光纤纤芯与包层交界面的Bragg光栅(5)的前端的距离为10mm~30mm。