(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210223280.7 (22)申请日 2022.04.01 (71)申请人 哈尔滨理工大 学 地址 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学 府路52号 (72)发明人 刘晓彤　张留洋　李苗苗　 (51)Int.Cl. G01K 11/32(2021.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/41(2006.01) (54)发明名称 一种级联微球腔的双参数光纤传感器 (57)摘要 本发明提供了一种级联微球腔的双参数光 纤传感器， 属于光纤传感领域； 本发明包括了激 光器、 D型光纤耦合混合介质腔系统、 光谱检测 器。 所述激光器中发出的光通过D型光纤与两种 涂覆膜微球构成的混合介质腔进行耦合， 在微球 内通过连续全内反射产生回音壁模式， 当外界环 境变化时， 混合介质腔内光的谐振波长会随之产 生变化； 所述光谱检测器是用来记录经过传感系 统后由光纤末端输出光的透射谱； 所述混合介质 腔是由石英微球涂覆膜构成， 其中一个微球涂覆 金膜用于折射率传感， 另一个微球涂覆PDMS膜用 于温度传感。 本发明具有结构简单、 成本低、 实用 性强等特点， 在生化传感方面具有广泛的应用前 景。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114485985 A 2022.05.13 CN 114485985 A 1.一种级联微球腔的双参数光纤传感器， 其特征在于： 它包括了激光器(1)、 D型光纤耦 合混合介质腔系统(2)、 光谱检测器(3)； 所述D型光纤耦合混合介质腔系统(2)包括D型光纤 (4)、 第一混合介质腔(5)、 第二混合介质腔(6)。 2.根据权利要求1所述的一种级联微球腔的双参数光纤传感器， 其特征在于： 所述D型 光纤(4)经过侧面抛光除去部分包层， 从而得到的D型光纤(4)只包括凹包层(4 ‑1)、 裸露光 纤纤芯(4‑2)。 3.根据权利要求1所述的一种 级联微球腔的双参数光纤传感器， 其特征在于： 所述第 一 混合介质腔(5)是在第一微球(5 ‑1)外表面涂覆金膜(5 ‑2)， 所述第二混合介质腔(6)是在第 二微球(6‑1)外表面涂覆P DMS膜(6‑2)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114485985 A 2一种级联微球腔的双参数光纤传感器 技术领域 [0001]本发明属于光纤传感领域， 具体涉及一种级联微球腔的双参数光纤传感器。 背景技术 [0002]光学回音壁模式微腔由于其独特的特性(例如小模式体积和超高品质因数)而在 低阈值激光、 光学传感等领域具有广泛的应用前景。 其基本原理是 由于光在环形介质腔 内 传播时， 当介质腔折射率大于外界环境折射率时， 经耦合器件进入微腔的光就会被限制在 腔内， 在边界发生多次全反射， 如果光回到原点时满足相位匹配条件， 就会形成稳定的谐 振， 产生回音壁模式。 [0003]表面等离子体共振效应是一种物理光学现象。 它利用光在玻璃与金属薄膜界面处 发生全内反射时渗透到金属薄膜内的倏逝波， 引发金属中的自由电子产生表面表面等离子 体。 介电微腔和金属层的结合 允许共振光与表面等离子体的相互作用， 从而产生新的现象， 例如混合光子 ‑表面等离子体模式。 在这些表面等离子体微腔中， 涂覆在微腔上的金属层能 够限制位于金属表面的表面等离子体激元 的强电磁场， 可用于增强光与物质的相互作用。 在混合光子 ‑表面等离子体模式中， 能量部分存储在位于电介质腔 内的光场中以及位于金 属涂层处的表面 等离子体场中。 [0004]折射率测量在生物传感器和化学传感器等许多领域中发挥着至关重要的作用， 因 为它与分析物的浓度直接相关。 在过去的几十年里， 基于表面等离子共振效应的光纤折射 率传感器由于具有灵敏度高、 结构紧凑、 响应速度快、 抗电磁干扰等突出优点而受到越来越 多的关注， 并被广泛应用于生物传感和化学传感的应用领域。 然而， 众所周知， 材料的折射 率总是与环境温度密切相关。 在实践中， 折射率测量过程中很难保持恒温， 很难保证测量过 程被测物保持恒温， 通过同时测量折射率和温度来进行温度补偿， 所测得的折射率结果与 实际折射率会有较大偏差。 由于谐振波长难以调节， 因此在同时测量折射率和温度方面仍 有一定的困难。 发明内容 [0005]本发明提供了一种级联微球腔的双参数光纤传感器， 是为了解决现有光纤传感技 术对多参数传感存在的不足， 并解决温度变化对折 射率传感研究的影响。 [0006]为达上述目的， 本发明采用如下技 术方案： [0007]提供了一种级联微球腔的双参数光纤传感器， 其特征在于： 它包含激光器(1)、 D型 光纤耦合混合介质腔系统(2)、 光谱检测器(3)。 [0008]所述D型光纤耦合混合介质腔系统(2)包括D型光纤(4)、 第一混合介质腔(5)、 第二 混合介质腔(6)。 [0009]所述D型光纤(4)经过侧面抛光除去部分包层， 从而得到的D型光纤(4)只包括 凹包 层(4‑1)、 裸露光纤 纤芯(4‑2)。 [0010]所述第一混合介质腔(5)是在第一微球(5 ‑1)外表面涂覆金膜(5 ‑2)， 第二混合介说　明　书 1/3 页 3 CN 114485985 A 3