表面等離子體共振傾斜光纖光柵折射率傳感與解調(diào)新方法研究.pdf

1、傾斜布拉格光纖光柵（TFBG）能夠?qū)⒗w芯模耦合到包層模中。鍍金 TFBG傳感器能夠明顯地激發(fā)出表面等離子體共振（SPR）。這一結(jié)論在實(shí)驗(yàn)中已得到證實(shí)。該傳感器提供了一個(gè)精細(xì)的梳狀窄帶共振的透射光譜，與表面等離子體廣泛的吸收譜重合，從而獲得了一個(gè)獨(dú)特的可用以測(cè)量等離子體微小變化的工具。與外界環(huán)境接觸的金屬膜層對(duì)環(huán)境折射率（SRI）變化具有非常高的靈敏度。同時(shí)，幅度調(diào)制法測(cè)量 SRI比波長(zhǎng)調(diào)制法更直觀和簡(jiǎn)便。它為生物量測(cè)量提供了一種更可靠的

2、方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)不同濃度的蔗糖溶液（具有不同折射率，范圍從1.3330到1.3410）進(jìn)行波長(zhǎng)偏移和對(duì)應(yīng)的幅度變化的測(cè)量，得出波長(zhǎng)調(diào)制靈敏度480nm/RIU，幅度調(diào)制靈敏度2040dB/RIU。
　　超薄納米鍍金TFBG傳感器既能激發(fā)明顯的SPR共振的同時(shí)又能產(chǎn)生很強(qiáng)的倏逝場(chǎng)，從而可以用于測(cè)量“面”折射率（surface RI）和“體”折射率（bulk RI），并且在測(cè)量實(shí)驗(yàn)中得到證明。超薄納米鍍金膜厚度精確控制在32~3

3、6 nm（遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)激發(fā)SPR的厚度46~55 nm）。該傳感器的透射光譜同樣是一個(gè)精細(xì)的梳狀的窄帶梳狀譜，能夠高精度地測(cè)量表面折射率的變化（基于 SPR）。同時(shí)，超薄膜能使部分高階包層模成為泄漏模式，這對(duì)體折射率有較大的敏感性，因此可以運(yùn)用截止模（cut-off模）來(lái)測(cè)量體折射率變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著外界折射率的增大或減小，SPR標(biāo)定模和截止模的幅度變化是相反的，故可以通過(guò)差分方式處理數(shù)據(jù)而大大提高了傳感器的靈敏度。實(shí)驗(yàn)中使用不同折

4、射率的蔗糖溶液，范圍從1.3328到1.3415，采用差分處理得到該傳感器的幅度靈敏度~8100 dB/RIU，其檢測(cè)極限為~10-5 RIU。
　　結(jié)合納米鍍金TFBG-SPR傳感器提出了一種全新的電化學(xué)表面等離子體共振光纖原位式電活性生物膜檢測(cè)技術(shù)。該傳感器采用商用的單模光纖在纖芯里刻寫(xiě)上TFBG并且鍍上納米金薄膜，它能高效地激發(fā)出產(chǎn)生SPR。光纖表面的SPR幅度變化和波長(zhǎng)漂移能夠清晰地反映出電活性生物膜（EAB）上生物細(xì)菌的