本發(fā)明涉及一種傳感器、檢測系統(tǒng)及方法，尤其是一種等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器、檢測系統(tǒng)及方法，屬于液體、氣體檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

20世紀(jì)中期以來，生物信息學(xué)迅猛發(fā)展，各類生物、氣體傳感技術(shù)也隨之得到發(fā)展。1982年，在Liedberg等人對表面等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器對氣體以及生物樣品的檢測的報(bào)道后，以其具有檢測過程方便迅速、無需標(biāo)記、實(shí)時監(jiān)測、精度高等特點(diǎn)，使表面等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器在傳感領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

等離子體又叫做電漿，是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的負(fù)電子組成的離子化氣狀物質(zhì)。帶電粒子受到外界干擾時，能引起正負(fù)電荷的局部集中，產(chǎn)生電場，而電場又產(chǎn)生磁場，同時伴隨著極強(qiáng)的熱輻射和熱傳導(dǎo)等等，這種電子沿金屬層表面的波動形式叫做表面等離子體波(Surface Plasmon Wave，SPW)。當(dāng)在電介質(zhì)和金屬的接觸面處，外界電磁場作用于等離子體時，金屬中的部分自由電子發(fā)生位移，破壞了此區(qū)域的電中性，并且形成電場，發(fā)生位移的電子由于電場的作用而在其平衡位置振蕩，振蕩波沿金屬界面縱向傳輸，其振幅以指數(shù)形式衰減，這種在空間電荷電場的作用下，等離子體內(nèi)部的正負(fù)帶電粒子發(fā)生密度起伏的振蕩，稱為表面等離子體共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)。

目前，以光纖為物理媒質(zhì)，以其結(jié)構(gòu)小巧、靈敏度高、抗電磁干擾、絕緣性好、耐腐蝕、本質(zhì)安全以及便于多點(diǎn)組網(wǎng)和遠(yuǎn)距離遙測等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于表面等離子傳感器的設(shè)計(jì)。在相關(guān)報(bào)道中，比如去除光纖包層、D型光纖、側(cè)面拋磨等等，使光纖纖芯能量直接作用于金屬層，但是這些方法需要嚴(yán)格的工藝控制，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，不易量產(chǎn)。在此同時，加拿大卡爾頓大學(xué)提出了基于傾斜光纖光柵表面鍍金膜激發(fā)表面等離子體共振，傾斜光纖光柵可將入射光耦合到反向傳輸?shù)陌鼘幽?，這些包層模在光纖包層傳輸并且和金屬層作用形成表面等離子體共振，又由于包層模帶寬極窄(3dB帶寬約0.2nm)，因此，使傳感器有很高的品質(zhì)因數(shù)(Q值)，這進(jìn)一步提高了傳感器的檢測靈敏度(折射率測量精度達(dá)10^-5-10^-6RIU，refractive index unit)。同時光纖未受到破環(huán)，整個傳感器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、重復(fù)性高，極大提高了傳統(tǒng)棱鏡以及空間光耦合式SPR傳感器性能，為其商業(yè)化應(yīng)用提供了廣闊的前景。然而由于光柵寫制效率與傳感模式的限制，基于傾斜光柵的SPR傳感器只對液體環(huán)境下的樣品敏感(折射率約1.33-1.45)，無法實(shí)現(xiàn)氣體檢測(折射率約1.0RIU)，這在一定程度上限制了此技術(shù)更為廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種等離子體共振傾斜光纖光柵檢測傳感器，該傳感器可實(shí)現(xiàn)氣體(折射率約1.0-1.1RIU)與液體(折射率約1.33-1.45RIU)的同時高精度測量。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種等離子體共振傾斜光纖光柵檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高精度氣體靜態(tài)折射率和動態(tài)折射率變化的高精度檢測，折射率測量精度達(dá)10^-8RIU。

本發(fā)明的第三個目的在于提供一種基于上述系統(tǒng)的等離子體共振傾斜光纖光柵檢測方法。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器，包括刻有傾斜光纖光柵的光纖，所述光纖包層外表面鍍有納米量級的金屬膜，所述傾斜光纖光柵的角度大于30度，且后向耦合的包層模有效折射率可覆蓋0.9-1.45RIU；所述傳感器依次通過光纖載氫預(yù)處理、傾斜光纖光柵寫制和光纖表面納米鍍膜實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選的，所述光纖載氫預(yù)處理、傾斜光纖光柵寫制和光纖表面納米鍍膜的具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

1)光纖載氫預(yù)處理：將高參鍺光敏光纖放入充滿氫氣的容器中，溫度為50℃，壓強(qiáng)為1500psi，在168小時后可使氫分子擴(kuò)散到高參鍺光敏光纖的纖芯中；

2)傾斜光纖光柵寫制：紫外入射光經(jīng)過聚焦透鏡聚焦到相位掩膜板上，相位掩模板與載氫后的高參鍺光敏光纖相平行，紫外入射光通過相位掩模板后照射在高參鍺光敏光纖上，然后調(diào)節(jié)控制相位掩模板和紫外入射光寫入角度的角度調(diào)節(jié)架，形成大于30度的傾斜光纖光柵，并控制寫入時間得到高消光比的傾斜光柵，且后向耦合的包層模有效折射率可覆蓋0.9-1.45RIU；

3)光纖表面納米鍍膜：利用磁控濺射的方法，在傾斜光纖光柵表面均勻的鍍上金屬層，在鍍膜過程中，高參鍺光敏光纖勻速旋轉(zhuǎn)，使金屬原子均勻的鍍在傾斜光纖光柵表面，并精確控制膜層厚度。

優(yōu)選的，所述紫外入射光是由193nm準(zhǔn)分子激光器輸出能量為3mJ、頻率為200Hz脈沖紫外激光。

優(yōu)選的，所述傾斜光纖光柵的長度為15mm，工作波長為1250-1550nm，傾斜角度為37度。

優(yōu)選的，所述金屬膜為金膜，該金膜的膜層厚度為50nm。

本發(fā)明的第二個目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

等離子體共振傾斜光纖光柵檢測系統(tǒng)，包括光源、起偏器和偏振控制器，還包括上述的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器、光電探測器、示波器和聲場信號源，所述光源、起偏器、偏振控制器、等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器、光電探測器和示波器依次連接；

光源輸出入射光，入射光經(jīng)過起偏器后轉(zhuǎn)變成線偏振光，偏振控制器將線偏振光的偏振方向調(diào)節(jié)成與傾斜光纖光柵側(cè)向?qū)懭敕较蛞恢?，調(diào)制好的線偏振光輸入至等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器后，激發(fā)金屬膜表面等離子體共振波，等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器的輸出光通過光電探測器，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最后由示波器分析電信號；

在測量液體時，使液體折射率改變，通過測量等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器處包層模的強(qiáng)度變化，并將相應(yīng)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?shí)現(xiàn)液體折射率的高精度測量；

在測量靜態(tài)氣體時，將等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器置于氣體密封腔內(nèi)，利用氣泵注入或抽出密封腔內(nèi)待測氣體，使密封腔內(nèi)氣體折射率改變，通過測量等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器處包層模的強(qiáng)度變化，并將相應(yīng)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?shí)現(xiàn)氣體靜態(tài)折射率的高精度測量；

在測量動態(tài)氣體時，通過聲場信號源發(fā)出不同頻率的彈性聲波，這些聲波信號與傾斜光纖光柵表面的等離子體共振波相互作用，通過測量等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器處包層模的強(qiáng)度變化，并將相應(yīng)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑢?shí)現(xiàn)氣體動態(tài)折射率的高精度測量。

優(yōu)選的，所述光源為可調(diào)諧激光器，該可調(diào)激光器工作波長與傾斜光纖光柵等離子體共振激發(fā)波長相匹配。

優(yōu)選的，所述信號發(fā)生器的信號頻率涵蓋kHz至MHz。

本發(fā)明的第三個目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

基于上述系統(tǒng)的等離子體共振傾斜光纖光柵檢測方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

S1、光源輸出入射光，入射光經(jīng)過起偏器后轉(zhuǎn)變成線偏振光，偏振控制器將線偏振光的偏振方向調(diào)節(jié)成與傾斜光纖光柵側(cè)向?qū)懭敕较蛞恢?，調(diào)制好的線偏振光輸入至等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器后，激發(fā)金屬膜表面等離子體共振波，等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器的輸出光通過光電探測器，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最后由示波器分析電信號；

S2、在測量液體時，使液體折射率改變，通過測量等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器處包層模的強(qiáng)度變化，并將相應(yīng)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?shí)現(xiàn)液體折射率的高精度測量；

S3、在測量靜態(tài)氣體時，將等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器置于氣體密封腔內(nèi)，利用氣泵注入或抽出密封腔內(nèi)待測氣體，使密封腔內(nèi)氣體折射率改變，通過測量等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器處包層模的強(qiáng)度變化，并將相應(yīng)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?shí)現(xiàn)氣體靜態(tài)折射率的高精度測量；

S4、在測量動態(tài)氣體時，通過聲場信號源發(fā)出不同頻率的彈性聲波，這些聲波信號與傾斜光纖光柵表面的等離子體共振波相互作用，通過測量等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器處包層模的強(qiáng)度變化，并將相應(yīng)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑢?shí)現(xiàn)氣體動態(tài)折射率的高精度測量；

S5、在整個液體、靜態(tài)氣體和動態(tài)氣體折射率測量過程中，光纖纖芯始終對環(huán)境折射率不敏感，測量過程中可能出現(xiàn)的任何溫度變化或光纖抖動均通過纖芯模進(jìn)行校準(zhǔn)。

優(yōu)選的，步驟S3中，氣體動態(tài)折射率的具體計(jì)算方法如下：

基于氣體動態(tài)折射率和壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系為：

其中，n_s＝1.00026825、p_s＝101325Pa、T_s＝288.15K，當(dāng)外界溫度T一定時，外界壓強(qiáng)變化時會引起氣體動態(tài)折射率的變化，當(dāng)聲場信號源的彈性波和等離子體共振波相互作用時，引起等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器周圍氣壓的變化。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器可實(shí)現(xiàn)涵蓋氣體與液體的大范圍介質(zhì)檢測，所使用的傾斜光柵傾斜角度大于30度，可激發(fā)數(shù)百個窄線寬包層模(涵蓋1250nm至1550nm范圍)，這些包層模的有效折射率范圍為0.9-1.45RIU，可實(shí)現(xiàn)氣體(折射率約1.0-1.1RIU)與液體(折射率約1.33-1.45RIU)的同時高精度測量。

2、本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器的光纖經(jīng)載氫預(yù)處理，強(qiáng)紫外光會分解玻璃中的氫分子，除了形成氧空位缺陷外，還導(dǎo)致了Si-OH鍵和Ge-OH鍵的形成，這些反應(yīng)過程導(dǎo)致折射率永久性調(diào)制，提高了光敏性，高寫制效率為大角度傾斜光柵的寫制提供有力支持。

3、本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器，利用磁控濺射的方法，在傾斜光纖光柵表面均勻的鍍上金屬層，在鍍膜過程中，光纖勻速旋轉(zhuǎn)，保證金屬原子均勻的鍍在傾斜光纖光柵表面，并精確控制膜層厚度，使等離子體共振波能被有效激發(fā)，通過鍍膜傾斜光纖光柵，可以將測量對象由傳統(tǒng)液態(tài)樣品拓展至低折射率氣體。

4、本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵檢測系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高精度氣體靜態(tài)折射率和動態(tài)折射率變化的高精度檢測，折射率測量精度達(dá)10^-8RIU，與目前已報(bào)道等離子體共振檢測方式的最高測量精度(已報(bào)道的最高測量精度為10^-5-10^-6RIU)相比，提升了2個數(shù)量級。

5、本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵檢測系統(tǒng)通過傾斜光纖光柵高階包層模實(shí)現(xiàn)折射率測量(等離子體共振模式)，通過對折射率不敏感的纖芯模實(shí)現(xiàn)溫度測量，測量過程中可能出現(xiàn)的任何溫度變化或光纖抖動均可通過纖芯模進(jìn)行校準(zhǔn)，可以消除折射率和溫度的交叉敏感問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵檢測系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器的原理示意圖。

圖3為本發(fā)明的裸傾斜光纖光柵在空氣中的透射光譜圖。

圖4為本發(fā)明的鍍膜傾斜光纖光柵在空氣中激發(fā)的等離子體共振透射光譜圖。

圖5為本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器的等離子體共振調(diào)制的包層模對液體測量的響應(yīng)光譜圖。

圖6為本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器的等離子體共振調(diào)制的包層模對靜態(tài)氣體測量的響應(yīng)光譜圖。

圖7為本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器的靜態(tài)氣體測量波長與光強(qiáng)響應(yīng)曲線圖(示出靈敏度系數(shù))。

圖8為本發(fā)明的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器纖芯模對靜態(tài)氣體測量的響應(yīng)光譜圖。

其中，1-光源，2-起偏器，3-偏振控制器，4-等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器，5-光電探測器，6-示波器，7-擴(kuò)音器，8-音頻放大器，9-信號發(fā)生器，10-傾斜光纖光柵，11-金屬膜，12-等離子體共振波。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種等離子體共振傾斜光纖光柵檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光源1、起偏器2、偏振控制器3、等離子體共振(SPR)傾斜光纖光柵傳感器4、光電(PD)探測器5、示波器6和聲場信號源，所述聲場信號源包括擴(kuò)音器7、音頻放大器8和信號發(fā)生器9，所述光源1、起偏器2、偏振控制器3、等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器4、光電探測器5和示波器6依次連接，所述擴(kuò)音器7、音頻放大器8和信號發(fā)生器9依次連接。

如圖1和圖2所示，所述等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器4包括刻有傾斜光纖光柵10的光纖，所述光纖包層外表面鍍有納米量級的金屬膜11，所述傾斜光纖光柵10的角度大于30度(一般在氣體測量時需要大于35度，在液體測量時則不需要)，且后向耦合的包層模有效折射率可覆蓋0.9-1.45RIU，可實(shí)現(xiàn)氣體(折射率約1.0-1.1RIU)與液體(折射率約1.33-1.45RIU)的同時高精度測量；光源1輸出入射光，入射光經(jīng)過起偏器2后轉(zhuǎn)變成線偏振光，偏振控制器3將線偏振光的偏振方向調(diào)節(jié)成與傾斜光纖光柵10側(cè)向?qū)懭敕较蛞恢?，也就是與傾斜光纖光柵10平面平行(P偏振態(tài))，調(diào)制好的線偏振光輸入至等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器4后，激發(fā)金屬膜表面等離子體共振波12，等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器4的輸出光通過光電探測器5，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最后由示波器6分析電信號。

本實(shí)施例的檢測系統(tǒng)中，所述光源為可調(diào)諧激光器，該可調(diào)諧激光器工作波長與傾斜光纖光柵等離子體共振激發(fā)波長相匹配，本實(shí)施例的可調(diào)諧激光器工作波長為1317nm；所述信號發(fā)生器的信號頻率涵蓋kHz至MHz，本實(shí)施例的信號發(fā)生器發(fā)出1k-3k的正弦信號。

所述等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器依次通過光纖載氫預(yù)處理、傾斜光纖光柵寫制和光纖表面納米鍍膜實(shí)現(xiàn)，具體如下：

1)光纖載氫預(yù)處理：將高參鍺光敏光纖放入充滿氫氣的容器中，溫度為50℃，壓強(qiáng)為1500psi，在168小時后可使氫分子擴(kuò)散到高參鍺光敏光纖的纖芯中；強(qiáng)紫外光會分解玻璃中的氫分子，它除了形成氧空位缺陷外，還導(dǎo)致了Si-OH鍵和Ge-OH鍵的形成，這些反應(yīng)過程導(dǎo)致折射率永久性調(diào)制，提高了光敏性，高寫制效率為大角度傾斜光柵的寫制提供有力支持；

2)傾斜光纖光柵寫制：紫外入射光經(jīng)過聚焦透鏡聚焦到相位掩膜板上，相位掩模板與載氫后的高參鍺光敏光纖相平行，紫外入射光通過相位掩模板后照射在高參鍺光敏光纖上，然后調(diào)節(jié)控制相位掩模板和紫外入射光寫入角度的角度調(diào)節(jié)架，形成大于30度的傾斜光纖光柵(即為大角度傾斜光纖光柵)，該裸傾斜光纖光柵的透射光譜(對應(yīng)傾斜角度為37度)，如圖3所示，并控制寫入時間得到高消光比的傾斜光柵，且后向耦合的包層模有效折射率可覆蓋0.9-1.45RIU；

3)光纖表面納米鍍膜：利用磁控濺射的方法，在傾斜光纖光柵表面均勻的鍍上金屬層，在鍍膜過程中，高參鍺光敏光纖勻速旋轉(zhuǎn)，保證金屬原子均勻的鍍在傾斜光纖光柵表面，并精確控制膜層厚度，使等離子體共振波能被有效激發(fā)，該鍍膜傾斜光纖光柵在空氣中激發(fā)的等離子體共振透射光譜(此光譜對應(yīng)的傾斜角度為37度，金屬膜采用金膜，且膜層厚度為50nm)如圖4所示，通過鍍膜傾斜光纖光柵，可以將測量對象由傳統(tǒng)液態(tài)樣品拓展至低折射率氣體，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高精度氣體靜態(tài)折射率和動態(tài)折射率變化的高精度檢測，折射率測量精度達(dá)10^-8RIU，與目前已報(bào)道等離子體共振檢測方式的最高測量精度相比，提升了2個數(shù)量級。

本實(shí)施例的等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器實(shí)現(xiàn)過程中，所述紫外入射光是由193nm準(zhǔn)分子激光器輸出能量為3mJ、頻率為200Hz的脈沖紫外激光；所述傾斜光纖光柵的長度為15mm，工作波長為1250-1550nm，傾斜角度為37度；所述金屬膜為金膜，既可有效激發(fā)等離子體共振波，又有良好的導(dǎo)電特性，并且具備穩(wěn)定的物理化學(xué)特性，該金膜的膜層厚度為50nm，可確保等離子體共振以最佳效率激發(fā)。

本實(shí)施例還提供了一種基于上述系統(tǒng)的等離子體共振傾斜光纖光柵檢測方法，該方法包括以下步驟：

S1、可調(diào)諧激光器輸出入射光，入射光經(jīng)過起偏器后轉(zhuǎn)變成線偏振光，偏振控制器將線偏振光的偏振方向調(diào)節(jié)成與傾斜光纖光柵側(cè)向?qū)懭敕较蛞恢?也就是與傾斜光纖光柵10平面平行(P偏振態(tài))，調(diào)制好的線偏振光輸入至等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器后，激發(fā)金屬膜表面等離子體共振波，等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器的輸出光通過光電探測器，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最后由示波器分析電信號；

S2、在測量液體時，使液體折射率改變，通過測量等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器處包層模的強(qiáng)度變化，并將相應(yīng)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?shí)現(xiàn)液體折射率的高精度測量，液體測量性能如圖5所示，可以看到在纖芯模不變的情況，不同折射率(折射率為1.34～1.41)液體作用下等離子體共振調(diào)制的包層模強(qiáng)度變化；

S3、在測量靜態(tài)氣體時，將等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器置于氣體密封腔內(nèi)，利用氣泵注入或抽出密封腔內(nèi)待測氣體(密封腔內(nèi)的氣壓分別控制在1kpa、20kpa、40kpa、60kpa、80kpa和100kpa)，使密封腔內(nèi)氣體折射率改變，通過測量等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器處包層模的強(qiáng)度變化，等離子體共振調(diào)制的包層模對靜態(tài)氣體測量的響應(yīng)光譜如圖6所示，并將相應(yīng)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?shí)現(xiàn)氣體靜態(tài)折射率的高精度測量，如圖7所示，靈敏度可達(dá)到204nm/RIU，5515dB/RIU，折射率測量精度可達(dá)10^-8RIU；

S4、在測量動態(tài)氣體(測量聲波)時，通過擴(kuò)音器發(fā)出不同頻率的彈性聲波，這些聲波信號與鍍膜傾斜光纖光柵表面的等離子體共振波相互作用，通過測量等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器處包層模的強(qiáng)度變化，并將相應(yīng)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?shí)現(xiàn)氣體動態(tài)折射率(聲波)的高精度測量，折射率測量精度可達(dá)10^-8RIU。具體的計(jì)算方法為：

基于氣體動態(tài)折射率和壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系為：

其中，n_s＝1.00026825、p_s＝101325Pa、T_s＝288.15K，當(dāng)外界溫度T一定時，外界壓強(qiáng)變化時會引起氣體動態(tài)折射率的變化，當(dāng)擴(kuò)音器的彈性波和等離子體共振波相互作用時，引起等離子體共振傾斜光纖光柵傳感器周圍氣壓的變化，例如5.6Pa的氣壓變化，相當(dāng)于1.48×10-8RIU的折射率變化。

S5、在整個液體、靜態(tài)氣體和動態(tài)氣體折射率測量過程中，光纖纖芯始終對環(huán)境折射率不敏感，測量過程中可能出現(xiàn)的任何溫度變化或光纖抖動(源自光源、傳輸線、器件接頭等)均可通過纖芯模進(jìn)行校準(zhǔn)，能夠消除折射率和溫度的交叉敏感問題，以靜態(tài)氣體測量為例，如圖8所示。

綜上所述，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)涵蓋氣體與液體的大范圍介質(zhì)檢測，所使用的傾斜光柵傾斜角度大于30度，可激發(fā)數(shù)百個窄線寬包層模(涵蓋1250nm至1550nm范圍)，這些包層模的有效折射率范圍為0.9-1.45RIU，可實(shí)現(xiàn)氣體(折射率約1.0-1.1RIU)與液體(折射率約1.33-1.45RIU)的同時高精度測量；進(jìn)一步通過磁控濺射方法在傾斜光纖光柵表面均勻鍍上納米量級金屬薄膜，實(shí)現(xiàn)在空氣環(huán)境下的高效率等離子體共振波SPR激發(fā)，將測量對象由傳統(tǒng)液態(tài)樣品拓展至低折射率氣體；能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高精度氣體靜態(tài)折射率和動態(tài)折射率變化的高精度檢測，折射率測量精度達(dá)10^-8RIU，較已報(bào)道SPR檢測方式的最高測量精度提升了2個數(shù)量級。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。