一種光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，表面等離子共振(Surface plasmon resonance,簡稱SPR)傳感技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為了氣體濃度測量的一種新型技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者采用這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多種氣體成分含量的傳感測量，尤其以德國聯(lián)邦材料研宄所的Nooke研宄員將橢圓光度法和SPR檢測相結(jié)合，設(shè)計(jì)了包層為金的棱鏡BK7結(jié)構(gòu)，采用光譜儀直接掃描光譜進(jìn)行解調(diào)的，其實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)可以用來測量濃度為1.5-0.3%烷烴系列氣體。在大量的SPR傳感研宄中采用的是波長指示型SPR傳感器，這類傳感器基本采用光譜儀進(jìn)行的解調(diào)設(shè)計(jì)，這一方案光路簡單，穩(wěn)定性好；靈敏度不依賴于樣品特征；適用于長時(shí)間大動(dòng)態(tài)范圍實(shí)驗(yàn)。與之相比較，強(qiáng)度指示型SPR傳感器的解調(diào)設(shè)計(jì)速度更快，并可能獲得更高的靈敏度，但對于固定波長的光強(qiáng)測量而言，樣品光譜的大范圍移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致靈敏度降低，因此只適用于存在性檢測等動(dòng)態(tài)范圍小的領(lǐng)域。SPR技術(shù)具有樣品無需標(biāo)記，易于實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析，高選擇性、高靈敏度，分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，適于氣體成分以及濃度測量研宄，這使其受到了國內(nèi)外諸多學(xué)者的廣泛重視。
[0003]?Surface and Interface Analysis》在 2008 年 40 卷 13 期第 1623 頁上登載了“Surface plasmon sensor for N02 gas” 一文，埃及赫勒萬大學(xué)A.B.El-Basaty等人把鈷-酞菁(Co-Pc)嵌入到PVC基底上，然后堆積在Ag薄膜上，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該薄膜在正常的溫度和大氣壓下對N02有良好的靈敏度，然而其對于響應(yīng)速度、動(dòng)態(tài)范圍未能提供有效的處理系統(tǒng)。從當(dāng)前發(fā)展來看，氣體濃度傳感的解調(diào)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)同時(shí)具備測量靈敏度高、響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)范圍大的性能問題，成為了 SPR傳感器向?qū)嵱眯娃D(zhuǎn)變的首要目標(biāo)。
[0004]目前對于SPR傳感器解調(diào)系統(tǒng)研宄基本集中在采用光譜儀直接掃描光譜進(jìn)行解調(diào)的設(shè)計(jì)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置，這種裝置能提高表面等離子共振傳感器的靈敏度、測量速度、增大測量范圍，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:
一種光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置，包括由光纖順序連接的可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器、第一光隔離器、摻鉺光纖放大器、可調(diào)衰減器、表面等離子共振傳感器、耦合器和第二光隔離器，第二光隔離器與第一光隔離器連接，耦合器與光探測器連接。
[0007]所述的可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器的激光脈沖是由1kW的固定波長的大功率釔鋁石榴石晶體激光器和可調(diào)諧二極管激光器TDL在PPLN晶體中差分，調(diào)制成1400-1650nm寬范圍的可調(diào)諧激光脈沖。
[0008]所述的摻鉺光纖放大器為前后泵浦式，在摻鉺光纖放大器的輸入、輸出端各接一個(gè)光纖光柵，其中一個(gè)光纖光柵為可調(diào)Bragg波長的光纖光柵。
[0009]所述的表面等離子共振傳感器通過光纖光柵連接。
[0010]所述的表面等離子共振傳感器通過納米球刻蝕法制作。
[0011]這種裝置在充分發(fā)揮SPR技術(shù)優(yōu)勢的同時(shí)，不再拘泥于SPR傳感器僅僅作為單一優(yōu)勢功能器件實(shí)現(xiàn)氣體濃度測量，利用光纖連接形成光腔循環(huán)衰蕩系統(tǒng)，通過光纖環(huán)形腔衰蕩時(shí)間中SPR傳感器吸收或反應(yīng)變化前后的衰減差值得到被測氣體的濃度。這種裝置提高了表面等離子共振傳感器的靈敏度、測量速度、增大了測量范圍，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中，1.可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器2.第一光隔離器3.摻鉺光纖放大器4.可調(diào)衰減器5.表面等離子共振傳感器6.耦合器7.PC機(jī)8.第二光隔離器9.光探測器。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述說明，但不對本發(fā)明限定。
[0015]實(shí)施例:
參照圖1，一種光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置，包括由光纖順序連接的可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器1、第一光隔離器2、摻鉺光纖放大器3、可調(diào)衰減器4、表面等離子共振傳感器5、耦合器6和第二光隔離器8，第二光隔離器8與第一光隔離器2連接，耦合器6與光探測器9連接。
[0016]所述的可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器I的激光脈沖是由1kW的固定波長的大功率釔鋁石榴石晶體激光器和可調(diào)諧二極管激光器TDL在PPLN晶體中差分，調(diào)制成1400-1650nm寬范圍的可調(diào)諧激光脈沖。
[0017]所述的摻鉺光纖放大器3為前后泵浦式，在摻鉺光纖放大器3的輸入、輸出端各接一個(gè)光纖光柵，其中一個(gè)光纖光柵為可調(diào)Bragg波長的光纖光柵。
[0018]所述的表面等離子共振傳感器5通過光纖光柵連接。
[0019]所述的表面等離子共振傳感器5通過納米球刻蝕法制作。
[0020]具體地，如圖1所示，PC機(jī)7分別與可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器1、摻鉺光纖放大器3、可調(diào)衰減器4、光探測器9連接，由可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器I發(fā)出脈寬為5ns，1400-1650nm的激光脈沖，進(jìn)入第一光隔離器2，光脈沖經(jīng)摻鉺光纖放大器3放大和可調(diào)衰減器4調(diào)節(jié)，經(jīng)過表面等離子共振傳感器5，在耦合器6中光被分成兩路，一路光經(jīng)第二光隔離器8繼續(xù)在光纖回路循環(huán)，另一路由光探測器9接收送入PC機(jī)7處理。光探測器9記錄逐漸衰減的各次循環(huán)光脈沖值，當(dāng)幅值為初始值Ι/e的時(shí)間定義為衰蕩時(shí)間，根據(jù)衰蕩時(shí)間可以得出指定波長激光經(jīng)過表面等離子共振傳感器5時(shí)的衰減，利用與未發(fā)生反應(yīng)系統(tǒng)導(dǎo)致的衰蕩時(shí)間變化，可以進(jìn)一步計(jì)算得到對應(yīng)的傳感量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置，其特征是，包括由光纖順序連接的可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器、第一光隔離器、摻鉺光纖放大器、可調(diào)衰減器、表面等離子共振傳感器、耦合器和第二光隔離器，第二光隔離器與第一光隔離器連接，耦合器與光探測器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置，其特征是，所述的可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器的激光脈沖是由1kW的固定波長的大功率釔鋁石榴石晶體激光器和可調(diào)諧二極管激光器TDL在PPLN晶體中差分，調(diào)制成1400-1650nm寬范圍的可調(diào)諧激光脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置，其特征是，所述的摻鉺光纖放大器為前后泵浦式，在摻鉺光纖放大器的輸入、輸出端各接一個(gè)光纖光柵，其中一個(gè)光纖光柵為可調(diào)Bragg波長的光纖光柵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置，其特征是，所述的表面等離子共振傳感器通過光纖光柵連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置，其特征是，所述的表面等離子共振傳感器通過納米球刻蝕法制作。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光衰蕩腔表面等離子共振傳感器解調(diào)裝置，其特征是，包括由光纖順序連接的可調(diào)諧激光脈沖發(fā)生器、第一光隔離器、摻鉺光纖放大器、可調(diào)衰減器、表面等離子共振傳感器、耦合器和第二光隔離器，第二光隔離器與第一光隔離器連接，耦合器與光探測器連接。這種裝置提高了表面等離子共振傳感器的靈敏度、測量速度、增大了測量范圍，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】G01N21-01, G01N21-55
【公開號(hào)】CN104568751
【申請?zhí)枴緾N201410800730
【發(fā)明人】朱君, 秦柳麗, 宋樹祥
【申請人】廣西師范大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月22日