(一)本发明属于光纤传感，具体涉及一种基于拼接和侧抛结构级联的塑料光纤spr传感器，用于同时测量折射率和温度。
背景技术：
0、(二)背景技术
1、表面等离子体共振(spr)是由金属表面的振荡电荷和作用在金属表面的光波共振形成的物理现象，对金属与介质界面处折射率的微小变化非常敏感。spr传感器由于其高灵敏度的特点，在生物化学传感领域得到了广泛应用。与传统的基于棱镜的spr传感器相比，基于光纤的spr传感器具有体积小、集成度高、能够实现临场检测等诸多优点。迄今为止，多种类型的光纤已被用于制造光纤spr传感器。然而，大多数报道的光纤spr传感器都是基于石英光纤的，加工后变得非常脆弱。塑料光纤是一种由聚合物组成的光纤，具有直径大、柔性好、易于加工、生物相容性好等优点。近年来，基于塑料光纤的spr传感器越来越受到关注，不同类型的基于塑料光纤的spr传感器已经用于各种物理、化学和生物量测量。
2、由于塑料光纤熔点低，无法像石英光纤那样通过熔接机直接进行连接，目前已报道的塑料光纤spr传感器大多都是基于纤芯模式激发的。对于生化检测，除了折射率之外，温度也是一个非常重要的参数，因为测量的折射率通常会受到温度变化的干扰，因此，在测量折射率时有必要补偿温度的影响。专利申请号202111555937.1的中国发明专利“一种基于毛细管的带有温度补偿的光纤spr传感器”提供了一种基于spr效应的折射率温度双参数传感器，通过在侧抛的毛细管上表面放置pdms实现温度测量，下表面用于折射率测量。然而由于毛细管比较脆弱，加工困难，不易于进行结构改造，并且价格昂贵。专利申请号202111565339.2的中国发明专利“一种机械热压成形扁平状塑料光纤spr折射率传感器”提供了一种扁平状的塑料光纤spr传感器，但由于这种结构未带有温度补偿功能，无法保证折射率测量结果的准确性。专利申请号202011452594.1的中国发明专利“一种双通道塑料光纤spr传感器及其制备方法”提供了一种带有温度补偿的双侧抛结构的塑料光纤spr传感器，但此结构使用了金银两种材料，导致比较难以调节折射率和温度共振峰之间的间距和耦合深度,并且双侧抛结构的对称性也比较难控制。因此开发一种成本低廉、制备工艺简单、带有温度补偿功能的塑料光纤spr传感器显得尤为重要。
技术实现思路
0、(三)
技术实现要素：
1、针对上述问题，本发明利用fontex光纤和塑料光纤提供了一种带有温度补偿功能的光纤spr传感器。相比于石英光纤，塑料光纤具有成本低廉、柔韧性好、耐久性强等优点。并且本发明通过使用含有uv胶的特氟龙塑料管，解决了塑料光纤之间难以连接的问题，实现了以包层模式激发spr。
2、为实现spr传感器的温度补偿功能，本发明提出了一种拼接和侧抛结构级联的的塑料光纤探头，作为本发明的第一方面，提供了一种拼接和侧抛结构级联的塑料光纤spr传感器的制备方法。包括s1：使用注射泵往特氟龙塑料管里抽满uv胶。s2：在紫外灯照射下，将fontex光纤的一端与塑料光纤的一端通过充满uv胶的特氟龙塑料管进行拼接。s3：另取一段塑料光纤，放置在光纤支架上，并通过光纤夹具固定，使用与三维位移平台相连的计算机设置侧抛长度以及砂轮的初始位置。在砂轮表面贴上砂纸后通过三维位移平台调整出合适的砂轮转速，然后启动侧抛程序，对光纤进行单面抛光。侧抛的深度可由配套的ccd装置进行测量。s4：采用砂纸侧抛后的塑料光纤表面比较粗糙，可以使用氧化铝抛光膏对抛光面进行打磨抛光。s5：在紫外灯照射下，将fontex光纤的另一端与具有侧抛结构的塑料光纤的一端通过充满uv胶的特氟龙塑料管进行拼接。s6：使用磁控溅射仪分别在fontex光纤的上下表面以及侧抛结构的表面上溅射一层金膜。通过调整磁控溅射仪的电流、距离、时间以及真空度等参数来获得最佳的金膜厚度。
3、作为本发明的第二方面，提供了一种基于拼接和侧抛结构级联的塑料光纤spr传感器，包括光源、注光光纤、传感区域、收光光纤、光谱仪、计算机组成。所制备的光纤探头，具有侧抛结构的一端与光谱仪相连，另一端连接光源。
4、本发明还可以包括：
5、1、所述的注光光纤与收光光纤为塑料光纤，包层直径为500μm，纤芯直径为490μm，一端连接光源，一端连接光谱仪。
6、2、所述的fontex光纤，包层直径为500μm，纤芯直径为50μm。
7、3、所述的光源是卤素灯光源，波长为360～2500nm，光谱仪为可见光光谱仪，测量波段为300～1100nm。
8、3、所述的拼接和侧抛结构级联的塑料光纤spr探头，拼接结构中，fontex光纤的裸露长度为10mm；侧抛结构中，塑料光纤的侧抛长度为15mm，侧抛深度为150μm。
9、4、所述的金属膜材料为金纳米颗粒，其厚度为50nm。
10、本发明的原理是当入射光从左侧塑料光纤耦合到fontex光纤时，由于纤芯不匹配，部分光将进入fontex光纤包层，其中一些光将在光纤包层和金膜之间的界面处被全反射。由于金膜的厚度小于倏逝波的穿透深度，因此在金膜表面和外部介质之间的边界处产生倏逝波。在倏逝波的作用下，可以产生等离子体振荡并将其限制在金膜的表面，称为表面等离子体波。当倏逝波的波矢量等于表面等离子体波的波矢量时，spr效应被激发，并且spr共振峰出现在光谱中的特定波长处。当周围环境的折射率变化时，共振峰的位置发生偏移，因此可以通过观察共振峰的移动来检测折射率。类似地，当光从fontex光纤耦合到阶跃折射率塑料光纤时，所产生的倏逝波也可以在光纤芯和金膜之间的界面处刺激表面等离子体波。由于pdms具有高折射率和负的热光系数(toc)，将出现另一个spr共振峰，并且随着温度的变化，共振峰的位置将相应地改变。
11、与现有技术相比，本发明具有如下优点：
12、1)本发明的光纤spr传感探头采用的是塑料光纤，价格低，生物相容性好；
13、2)本发明的光纤spr传感探头结构采用充满uv胶的特氟龙塑料管来拼接，为塑料光纤之间的连接提供了一种可行的方法；
14、3)本发明的光纤spr传感器同时实现了以纤芯模式和包层模式激发spr，为塑料光纤spr传感器的制造提供了一种新方法；
15、4)本发明的光纤spr传感器实现了温度补偿，具有较宽的折射率测量范围；
1.一种基于拼接和侧抛结构级联的塑料光纤spr传感器，其特征在于由光源、注光光纤、传感区域、收光光纤、光谱仪、计算机组成。其中传感区域由拼接结构和侧抛结构两部分组成。在fontex光纤的上下表面与侧抛结构的表面各镀一层50nm的金膜，用来激发spr。拼接结构以包层模式激发spr用于测量ri，涂敷pdms的侧抛结构以纤芯模式激发spr用于测量温度。注光光纤和收光光纤左右端分别用于连接光源和光谱仪。
2.如权利要求1所述的注光光纤与收光光纤为塑料光纤，包层厚度为5μm，纤芯直径为490μm，一端连接光源，一端连接光谱仪。
3.如权利要求1所述的fontex光纤的包层厚度为225μm，纤芯直径为50μm。
4.如权利要求1所述的spr传感器，拼接结构中，fontex光纤的传感长度为10mm；侧抛结构中，塑料光纤的传感长度为15mm，侧抛深度为150μm。金属膜材料为金纳米颗粒，其厚度为50nm。
