专利名称：一种纳米网格结构的光纤传感头的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤传感器领域，特别是一种纳米网格结构的光纤传感头。
背景技术：
光纤传感器是利用光纤技术和光学原理，将感受的被测量转换成可用输出信号。 光纤传感器可以用来测量多种物理量，比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等，还可 以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里，在强电磁干扰和高电压的环 境里，光纤传感器都显示出了独特的能力。目前光纤传感头有触点式光纤液位传感器传感 头，光纤电流传感器传感头，金属材料腐蚀光纤光栅传感头，光纤温度传感头等等。但是做 基于局域场表面拉曼增强效应(SERS)的传感头很少。1974年，Fleishmarm等人发现，对光滑银电极表面进行粗糙化处理后，首次获得 吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。随后Van Duyne及其合作者 通过系统的实验和计算发现吸附在粗糙银表面上的每个吡啶分子的拉曼散射信号与溶液 相中的吡啶的拉曼散射信号相比，增强约6个数量级(即IO6倍)，指出这是一种与粗糙表 面相关的表面增强效应，称为SERS效应。利用SERS的研究，在多方面开展起来。如已经 用这一技术研究了腐蚀、催化的中间产物，金属及热分解过程，毒品的鉴定，蔬菜水果表面 农药的残留的检测，墨迹中微量成分的分析等等。由于巨大的增强，上述检测大多可达10_9 克的量级。在一些特别情况下，人们还在努力进行单个分子的检测。因此为了获得更大的 增强因子，科研人员提出了各种微结构的传感头，有双介质层三明治结构，光子晶体结构， 金属纳米圆盘阵列结构，棋盘式结构，金属纳米孔阵列结构等各种传感头。但是存在着各种 问题1传感装置体积庞大；2共振波长与激励波长不一致，激励效率低；3光源偏振影响共 振峰，从而影响增强因子不稳定。因此我们提出了纳米网格结构的传感头，可以克服以上缺 点，并体现出双共振峰的独特优点。

发明内容
本发明的目的在于提出一种纳米网格结构的光纤传感头，基于表面拉曼增强效 应，能够减小传感装置体积，提高激励效率，减小光纤传感头对光源的依赖性等技术问题。本发明解决技术问题的技术方案是一种基于局域场表面拉曼增强效应的纳米网格结构的光纤传感头，包括包层和纤 芯，所述纤芯由折射率高低不同的两种长度相等的玻璃材料交替排列组合形成，所述玻璃 材料截面均为矩形，所形成的纤芯的截面为呈网格状的矩形。而且，所述纤芯的一端截面 上，所有低折射率的玻璃材料均被刻蚀一定的深度，所有高折射率的玻璃材料镀有一层金 膜，从而该纤芯截面形成为高低不平的粗糙面。所述纤芯的另一端截面表面平齐，形成光滑 表面，用于与普通光纤熔合。本发明的主要优点有1)共振波长具有稳定性，对环境不敏感，使增强因子稳定，从而使传感器工作稳定。2)消光谱具有双共振峰，使局域场大大的增强，从而增大了散射截面，具有更高的 灵敏度。3)因结构具有高度的对称性，所以对偏振的影响可以忽略。详细见下表。
权利要求
1.一种纳米网格结构的光纤传感头，包括包层(1)和纤芯(2)，所述纤芯(2)由折射率 高低不同、长度相等的两种玻璃材料交替排列组合形成，所述两种玻璃材料截面均为矩形， 所形成的纤芯(2)的截面为呈网格状的矩形，其特征在于，所述纤芯(2)的一端截面表面平 齐，形成光滑表面，用于与普通光纤熔合；所述纤芯(2)的另一端截面上，所有低折射率的 玻璃材料端部均被刻蚀掉一定的深度，所有高折射率的玻璃材料端部均镀有一层金膜，从 而使得该纤芯(2)截面形成为高低不平的粗糙面。
2.根据权利要求1所述的一种纳米网格结构的光纤传感头，其特征在于，所述的金膜 厚度为30-80nm。
3.根据权利要求1或2所述的一种纳米网格结构的光纤传感头，其特征在于，所述一定 的深度为5-50nm。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种纳米网格结构的光纤传感头，其特征在于，所述 的光纤传感头长度在IOOum以内。
全文摘要
本发明公开了一种纳米网格结构的光纤传感头，包括包层(1)和纤芯(2)，所述纤芯(2)由折射率高低不同、长度相等的两种玻璃材料交替排列组合形成，所述两种玻璃材料截面均为矩形，所形成的纤芯(2)的截面为呈网格状的矩形，其特征在于，所述纤芯(2)的一端截面表面平齐，形成光滑表面，用于与普通光纤熔合；所述纤芯(2)的另一端截面上，所有低折射率的玻璃材料端部均被刻蚀掉一定的深度，所有高折射率的玻璃材料端部均镀有一层金膜，从而使得该纤芯(2)截面形成为高低不平的粗糙面。此传感头具有工作稳定和灵敏度高的优点，在矿井安全，空气污染以及生物分子探测等领域提供了有效的研究手段。
文档编号G01N21/65GK102062899SQ20101053880
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者刘德明, 田铭, 鲁平 申请人:华中科技大学