一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器及制作使用方法

技术领域

本发明属于光纤传感领域，主要涉及一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器及制作使用方法。

背景技术

表面等离子共振(SPR)传感器具有体积小，灵敏度高，抗电磁辐射和干扰，可实现远距离测量等优点，广泛应用于食品安全、生物医学、环境监测等方面。其原理为：当光波从光密介质射向光疏介质时，在两种介质的界面，将发生反射和折射，如果入射角大于临界角，将不会发生折射，反射光波与入射光波能量相等，这种现象称为全反射，当发生全反射时，入射光照射到两种介质分界面后，光波能量全部反射回光密介质，但并不是在界面上一下就反射回去的，而是在光疏介质中穿透很薄的一层，厚度在光波波长量级，这部分穿透的电磁波称为倏逝波，倏逝波在金属表面激发表面等离子体，在一定条件下，倏逝波与金属表面等离子体发生共振，此时，反射光的能量由于入射光的能量被部分吸收而下降，形成共振峰，当光疏介质折射率不同时，共振峰发生偏移，这就是光纤SPR传感器对待测介质(光疏介质) 折射率参数进行检测的基本原理。

由于待测目标的多样化，单通道SPR传感器已经无法满足要求；目前的大多数实验规避了温度对实验的影响，但光纤SPR传感器对温度是敏感的，因此，研究具有温度补偿的光纤 SPR传感器也是有必要的；传统SPR传感器不能测量高折射率溶液，因此，如何提高SPR传感器的测量范围成为亟待解决的问题；对于以上问题，许多学者都针对其中的一个问题提出了解决方案，但还没有能够同时解决以上三个问题的解决方案。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器及制作使用方法，用以解决传统SPR传感器测量范围小，同一时刻测量物质单一，不能对高折射率的溶液进行测量，以及测量结果受到温度影响的问题。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器，其特征在于，包括偏三芯光纤、同轴双波导光纤、三通、空芯光纤、石英毛细管、塑料包层多模光纤、宽谱光源、三维位移台、微流注射泵、废液池、光谱仪和电脑，所述偏三芯光纤的一端与同轴双波导光纤的一端正对焊接，所述同轴双波导光纤的另一端与空芯光纤的一端正位焊接，所述空芯光纤的另一端与塑料包层多模光纤正位焊接，所述空心光纤的两端和中部均设有侧抛开口，所述两端的侧抛开口处均设有三通，所述空心光纤穿过三通，并用紫外固化胶将三通固定在空芯光纤上，所述空芯光纤光源进入端的三通与微流注射泵相连，所述空芯光纤光源出去端的三通与废液池相连，从而形成微流通道，所述偏三芯光纤的另一端放在三维位移台的V槽中，所述三维位移台的 V槽另一端设有单模光纤，所述单模光纤的另一端与宽谱光源相连，使单模光纤能够给偏三芯光纤的每个纤芯分别注入光源，所述塑料包层多模光纤的另一端与光谱仪相连，所述光谱仪与电脑电性连接，所述同轴双波导光纤上设有第一金属薄膜，所述石英毛细管与设置在光源进入端的三通之间设有第二金属薄膜，所述空心光纤的中部侧抛开口处设有第三金属薄膜，所述塑料包层多模光纤上设有第四第四金属薄膜，所述石英毛细管包覆在第三金属膜的外侧，且用紫外固化胶将石英毛细管固定在空芯光纤上。

本技术方案的工作原理如下：

宽谱光源发出的光由单模光纤接收并传输进入偏三芯光纤中，通过对偏三芯光纤的不同纤芯注光，实现不同部位发生SPR现象，从而实现不同范围折射率待测液连续测量的功能；当偏三芯光纤的第1纤芯通光时，同轴双波导光纤的波导纤芯接收并传输光，并进入空芯光纤中的高折射率溶液中，由塑料包层多模光纤进行收光，实现测量微流通道中折射率大于空心光纤的溶液折射率的功能，也可与塑料包层多模光纤同时进行SPR折射率检测，构成多通道及温度补偿SPR传感器；

当偏三芯光纤的第2纤芯通光时，同轴双波导光纤的环形芯接收并传输光，同时进入空芯光纤的薄壁中，实现测量微流通道中折射率小于空心光纤的溶液折射率，由塑料包层多模光纤进行收光，与PDMS级构成双通道温度补偿，实现测量温度补偿的低折射率检测SPR传感器；

当偏三芯光纤的第3纤芯通光时，同轴双波导光纤的第1包层接收并传输光，构成SPR 传感器，可测量折射率小于偏三芯光纤包层的溶液折射率，并在空芯光纤的薄壁上构成温度补偿；通过设置空芯光纤、偏三芯光纤包层折射率，可实现溶液折射率大范围的连续检测。

本传感器可置于灌封胶封层的线路板灌封胶层中，实现实时监测灌封胶的折射率，在灌封时判断是否凝固，使用时监测电子元器件的实时工作温度；本传感器置于PDMS微流芯片中，对PDMS微流芯片中需要测量温度的通道及其他位置进行温度测量；

同时，实现多通道测量的方法可通过控制两级外界环境折射率不同实现，还可通过控制两级外界环境折射率相同，而改变金属薄膜的种类来实现，也可以通过通过控制两级外界环境折射率和金属薄膜的种类相同，进而改变金属薄膜的厚度来实现，还可将溶液与PDMS的折射率设置相同的折射率，而将第一金属薄膜、第二金属薄膜、第三金属薄膜和第四金属薄膜采用不同材料的金属膜实现，也可以将溶液与PDMS的折射率设置相同的折射率，金属薄膜第一金属薄膜、第二金属薄膜、第三金属薄膜和第四金属薄膜采用相同材料的金属膜，而将金属薄膜第一金属薄膜、第二金属薄膜、第三金属薄膜和第四金属薄膜采用不同的膜厚实现。

进一步限定，所述偏三芯光纤由圆形包层、第1纤芯、第2纤芯和第3纤芯组成，所述第1纤芯、第2纤芯和第3纤芯分布在圆形包层的同一半径上，且三者在竖直方向上的投影重合，每根纤芯直径9μm，包层直径125μm，所述第1纤芯的与圆形包层为同心圆，第2 纤芯与第1纤芯的中心距为33.5μm，第3纤芯与第2纤芯的中心距离为25μm。

所述同轴双波导光纤由第1包层、第2包层、波导纤芯和环形纤芯组成，第1包层直径 125μm，第2包层直径58μm，所述波导纤芯的横截面为圆形，且位于同轴双波导光纤中央，直径9μm，所述环形纤芯围绕波导纤芯外侧圆周均匀分布，内径为58μm，外径为76 μm。

进一步限定，所述的第一金属薄膜、第二金属薄膜、第三金属薄膜和第四第四金属薄膜厚度为30nm-60nm，且第一金属薄膜、第二金属薄膜、第三金属薄膜和第四第四金属薄膜的材质为金、银、铜等易发生表面等离子体共振的金属。

进一步限定，所述第一金属薄膜、第二金属薄膜、第三金属薄膜和第四第四金属薄膜的材质为金、银、铜中的任意一种。

本发明还公开一种温度补偿的大测量范围的SPR传感器的制造方法，包括如下步骤：

S1.预制备偏三芯光纤，截取一段偏三芯光纤，长为50cm，用米勒钳在其两端各剥除涂敷层2cm，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净，并使用光纤切割刀将其端面切割平整；

S2.预制备同轴双波导光纤，截取一段同轴双波导光纤，长为10cm，用米勒钳在其两端各剥除涂敷层2cm，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净，并使用光纤切割刀将其端面切割平整；

S3.预制备空芯光纤，截取一段空芯光纤，长为8cm，利用裸光纤侧面抛磨技术将空芯光纤的中间部分进行抛磨，抛磨长度为20mm，抛磨深度为62.5μm，再对两端离端面10mm的位置进行抛磨，抛磨长度为5mm，形成左开口和右开口，抛磨完成后在体式显微镜下用光纤定长切割装置将左右两端面切割平整，切割长度为5mm，完成后用微流注射泵给空芯光纤的孔道施加压力注入蒸馏水来清洗孔道中的光纤屑；

S4.预制备塑料包层多模光纤，截取一段塑料包层多模光纤，用米勒钳在其两端各剥除涂敷层2cm，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净，并使用光纤切割刀将其端面切割平整；

S5.焊接，将处理好的空芯光纤和同轴双波导光纤装于焊接机中，控制两根光纤上下左右位置，使同轴双波导光纤与空芯光纤对准，并采用小电流多次放电焊接，防止空芯光纤塌缩变形；空芯光纤的另一端与塑料包层多模光纤装于焊接机中，控制两根光纤上下左右位置，使塑料包层多模光纤与空芯光纤对准，并采用小电流多次放电焊接，防止空芯光纤塌缩变形；将同轴双波导的另一端与偏三芯光纤装于焊接机中，控制两根光纤上下左右位置，使偏三芯光纤的第1纤芯、第2纤芯、第3纤芯分别与同轴双波导光纤的波导纤芯、环形纤芯、第1 包层对准，并采用小电流多次放电焊接，防止光纤变形；

S6.镀制金属膜

S6-1.将焊接完成后的微结构光纤探针在显微镜下观察使侧抛孔道向上固定于载玻片上，放置在直流等离子溅射仪或磁控溅射仪金属靶材正下方，侧抛孔道开口向上，其余部分用载玻片遮挡，避免镀上金属薄膜，在空芯光纤的管壁上镀制第三金属薄膜，此时镀膜完成后取出光纤，取一截3cm长的石英毛细管，直径为300μm，将光纤探针塑料包层多模光纤一端从石英毛细管的左端插入，使空芯光纤的中间侧抛面位于石英毛细管的中间部位，开口向上，石英毛细管的两端用紫外固化胶与空芯光纤完全密封，侧抛开口以及第三金属薄膜密封在石英毛细管中；

S6-2.将塑料包层多模光纤环形剥除2cm的塑料包层及涂覆层，裸露纤芯，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净,并将裸露纤芯固定在载玻片上，放置在直流等离子溅射仪或磁控溅射仪金属靶材正下方，其余部分用载玻片遮挡，避免镀上金属薄膜，在裸露纤芯上环形镀制第四第四金属薄膜；

S6-3.在石英毛细管与左开口的中间环形剥除10mm的涂敷层，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净,并将其固定在载玻片上，放置在直流等离子溅射仪或磁控溅射仪金属靶材正下方，其余部分用载玻片遮挡，避免镀上金属薄膜，在裸露的包层上环形镀制第二金属薄膜；

S6-4.在同轴双波导光纤上环形剥除2cm长的涂覆层，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净, 并将其固定在载玻片上，放置在直流等离子溅射仪或磁控溅射仪金属靶材正下方，其余部分用载玻片遮挡，避免镀上金属薄膜，在裸露的包层上环形镀制第一金属薄膜；

S7.所有镀膜完成后，在第二金属薄膜处旋涂PDMS，使第二金属薄膜完全浸入混合液，静置使PDMS完全固化；

S8.将空芯光纤的左开口插入三通中，使三通的上端口与左开口正对，三通的左端用紫外固化胶与同轴双波导光纤完全密封，使第一金属薄膜裸露在空气中，三通的右端用紫外固化胶与空芯光纤完全密封，使第二金属薄膜以及PDMS裸露在空气中，将焊接点处与左开口密封在三通内；将空芯光纤的右开口插入直径为1mm的三通中，使三通的上端口与有开口正对，三通的左端用紫外固化胶与空芯光纤完全密封，三通的右端用紫外固化胶与塑料包层多模光纤完全密封，使第四第四金属薄膜裸露在空气中，将焊接点处与右开口密封在三通内；密封完成后使左侧三通与微流注射泵密封连接构成液体进样口，右侧三通与废液池密封连接构成液体出样口构成微流通道。

本技术方案操作方法如下：

S1取一段单模光纤，左端机械剥除涂覆层并将端面切割平整，插入裸纤适配器后与光源连接，右端机械剥除涂覆层并将端面切割平整，放置于三维位移台中，将制作完成的光纤探针偏三芯光纤一端机械剥除涂覆层，将端面切割平整并放置于三维位移台中，光纤探针塑料包层多模光纤一端机械剥除涂覆层和塑料包层，将端面切割平整插入裸纤适配器后与光谱仪连接，光谱仪采集光谱数据计算机进行处理；

S2调整三维位移台的控制上下、左右、前后的三个旋钮使单模光纤给偏三芯光纤的第1 纤芯注光，如图所示，光在同轴双波导光纤的波导纤芯中传输，此时微流注射泵里装载高折射率溶液，液体由进样口进入，在空芯光纤的内部流通，同轴双波导光纤第1纤芯输出的光在高折射率溶液里传输，此时高折射率溶液作为波导，空芯光纤的薄壁折射率较低，作为新的包层；传输光到达高折射率溶液与第三金属薄膜界面时，会发生全反射，并有倏逝波渗透到第三金属薄膜中，即可发生SPR效应，达到利用高折射率溶液发生SPR的效果，此时第四金属薄膜暴露在空气中，不添加任何溶液，并由塑料包层多模光纤将光送到光谱仪中采集SPR 信号并送入计算机处理。通常的基于SPR的传感器是由纤芯作为波导，镀制金属膜发生SPR 效应，由于光只能从高折射率介质向低折射率介质传播，所以外界环境折射率应比纤芯折射率低，当外界环境折射率变化时，可得到不同的SPR共振波长，而由高折射率溶液作为波导并镀制金属膜的传感器，通过不断改变溶液的折射率，只要溶液的折射率高于空芯光纤薄壁的折射率，就能发生SPR效应，此种传感器克服了传统SPR传感器不能测量高折射率溶液的缺点，扩大了折射率测量范围；

S3与S2一样的传播方式，此刻同时将塑料包层多模光纤作为传感区域，将第四金属薄膜完全浸入低折溶液，传输光到达塑料包层多模光纤纤芯与第四金属薄膜界面时，会发生全反射，并有倏逝波渗透到第四金属薄膜中，即可发生SPR效应，形成双通道SPR检测，实现波分复用，同时检测多种物质；

S4调整三维位移台的控制上下、左右、前后的三个旋钮使单模光纤给偏三芯光纤的第2 纤芯注光，如图所示，光在同轴双波导的第2纤芯中传输，此时微流注射泵里装载低折射率溶液，液体由进样口进入，在空芯光纤的内部流通，同轴双波导环形纤芯输出的光在空芯光纤的薄壁里传输，此时空芯光纤的薄壁作为波导，传输光到达空芯光纤的薄壁与第二金属薄膜、界面时，会发生全反射，并有倏逝波渗透到第二金属薄膜中，即可发生SPR效应，达到利用空芯光纤薄壁发生SPR的效果；此时第四金属薄膜暴露在空气中，不添加任何溶液，当光到达第二金属薄膜时，空芯光纤薄壁、第二金属薄膜与PDMS构成三层结构，由于PDMS 具有很高的热光系数，对温度十分敏感，进行温度传感，传输过的光到达第三金属薄膜时，进行折射率传感，两级传感构成进行具有温度补偿的折射率传感且折射率传感发生在空芯光纤管内；

S5调整三维位移台的控制上下、左右、前后的三个旋钮使单模光纤给偏三芯光纤的第3 纤芯注光，如图所示，光在同轴双波导的第1包层中传输，此时同轴双波导的外包层作为波导，将第一金属薄膜完全浸入低折溶液中，传输光到达同轴双波导的外包层与第一金属薄膜界面时，会发生全反射，并有倏逝波渗透到第一金属薄膜中，即可发生SPR效应，达到利用同轴双波导外包层发生SPR的效果；同轴双波导外包层输出的光在空芯光纤的薄壁里传输，此时空芯光纤的薄壁作为波导，传输光到达空芯光纤的薄壁与第二金属薄膜界面时，会发生全反射，并有倏逝波渗透到第二金属薄膜中，即可发生SPR效应，达到利用空芯光纤薄壁发生SPR的效果；此时第三金属薄膜与第四金属薄膜不添加溶液，不发生SPR；此工作方式可进行温度传感，也可进行具有温度补偿的折射率传感且折射率传感发生在空芯光纤管外。

本发明利用简单的焊接技术、侧抛技术以及磁控溅射技术制成传感光纤探针，通常的基于SPR的传感器是由纤芯作为波导，镀制金属膜发生SPR效应，由于光只能从高折射率介质向低折射率介质传播，所以外界环境折射率应比纤芯折射率低，当外界环境折射率变化时，可得到不同的SPR共振波长，而由高折射率溶液作为波导并镀制金属膜的传感器，通过不断改变溶液的折射率，只要溶液的折射率高于空芯光纤薄壁的折射率，就能发生SPR效应，此种传感器克服了传统SPR传感器不能测量高折射率溶液的缺点，扩大了折射率测量范围；许多折射率传感实现忽略了温度对其灵敏度的影响，造成测量误差，本发明利用具有高热光系数的PDMS作为温度补偿的传感介质，实现具有温度补偿的大范围测量。

附图说明

图1为本发明实施例的整体组成示意图。

图2为本发明实施例的微加工的光纤SPR传感探针结构示意图。

图3为本发明实施例中光在同轴双波导光纤的第一纤芯中的传输示意图。

图4为本发明实施例中光在同轴双波导光纤的第二纤芯中的传输示意图。

图5为本发明实施例中光在同轴双波导的第1包层中的传输示意图。

图6为本发明实施例图2中AA’平面对应的偏三芯光纤剖面图。

图7为本发明实施例图2中BB’平面对应的同轴双波导光纤剖面图示意图。

图8为本发明实施例图2中CC’平面对应的空芯光纤剖面图示意图。

图9为本发明实施例图2中DD’平面对应的塑料包层多模光纤剖面图示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

请参阅图1，附图中的元件标号分别表示：偏三芯光纤1、同轴双波导光纤2、三通3、空芯光纤4、石英毛细管5、塑料包层多模光纤6、宽谱光源7、三维位移台8、微流注射泵 9、废液池10、光谱仪11、计算机12。

具体连接方式为：单模光纤左端与宽谱光源7连接，右端放置于三维位移台8中，偏三芯光纤1的一端放置于三维位移台8中，塑料包层多模光纤6一端光谱仪11连接，光谱仪11采集光谱数据计算机12进行处理。

如图2所示，具体制作方法为：截取一段偏三芯光纤1，长为50cm，用刀片在其两端各剥除涂敷层2cm，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净，并使用光纤切割刀将其端面切割平整；截取一段同轴双波导光纤2，长为10cm，用刀片在其两端各剥除涂敷层2cm，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净，并使用光纤切割刀将其端面切割平整；截取一段偏三芯光纤1，长为50cm，用米勒钳在其两端各剥除涂敷层2cm，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净，并使用光纤切割刀将其端面切割平整；截取一段同轴双波导光纤，长为10cm，用米勒钳在其两端各剥除涂敷层2cm，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净，并使用光纤切割刀将其端面切割平整；

截取一段空芯光纤4，长为8cm，利用裸光纤侧面抛磨技术将空芯光纤4的中间部分进行抛磨，抛磨长度为20mm，抛磨深度为62.5μm，再对两端离端面10mm的位置进行抛磨 (将光纤放入V槽中固定，利用研磨装置抛磨光纤的表面)，抛磨长度为5mm，形成左开口和右开口，抛磨完成后在体式显微镜下用光纤定长切割装置将左右两端面切割平整，切割长度为5mm，完成后用微流注射泵9给空芯光纤4的孔道施加压力来清洗孔道中的光纤屑；截取一段塑料包层多模光纤6，用米勒钳在其两端各剥除涂敷层2cm，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净，并使用光纤切割刀将其端面切割平整；

将处理好的空芯光纤4和同轴双波导光纤5装于焊接机中，控制两根光纤上下左右位置，使同轴双波导光纤5与空芯光纤4对准，并采用小电流多次放电焊接，防止空芯光纤4塌缩变形；空芯光纤4的另一端与塑料包层多模光纤6装于焊接机中，控制两根光纤上下左右位置，使塑料包层多模光纤6与空芯光纤4对准，并采用小电流多次放电焊接，防止空芯光纤 4塌缩变形；将同轴双波导的另一端与偏三芯光纤装于焊接机中，控制两根光纤上下左右位置，使偏三芯光纤1的第1纤芯1-2、第2纤芯1-3、第3纤芯1-4分别与同轴双波导光纤2的波导纤芯2-3、环形纤芯2-4、第1包层2-1对准，并采用小电流多次放电焊接，防止光纤变形；

将焊接完成后的微结构光纤探针在显微镜下观察使侧抛孔道向上固定于载玻片上，放置在直流等离子溅射仪或磁控溅射仪金属靶材正下方，侧抛孔道开口向上，其余部分用载玻片遮挡，避免镀上金属薄膜，在空芯光纤4的管壁上镀制第三金属薄膜5-1，此时镀膜完成后取出光纤，取一截3cm长的石英毛细管，直径为300μm，将光纤探针塑料包层多模光纤6 一端从石英毛细管5的左端插入，使空芯光纤4的中间侧抛面位于石英毛细管5的中间部位，开口向上，石英毛细管5的两端用紫外固化胶与空芯光纤完全密封，侧抛开口以及第三金属薄膜5-1密封在石英毛细管5中；将塑料包层多模光纤6环形剥除2cm的塑料包层及涂覆层，裸露纤芯，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净,并将裸露纤芯固定在载玻片上，放置在直流等离子溅射仪或磁控溅射仪金属靶材正下方，其余部分用载玻片遮挡，避免镀上金属薄膜，在裸露纤芯上环形镀制第四金属薄膜6-2；在石英毛细管5与左开口的中间环形剥除10mm的涂敷层，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净,并将其固定在载玻片上，放置在直流等离子溅射仪或磁控溅射仪金属靶材正下方，其余部分用载玻片遮挡，避免镀上金属薄膜，在裸露的包层上环形镀制第二金属薄膜4-3；在同轴双波导光纤2上环形剥除2cm长的涂覆层，用光纤擦拭纸蘸取酒精擦拭干净,并将其固定在载玻片上，放置在直流等离子溅射仪或磁控溅射仪金属靶材正下方，其余部分用载玻片遮挡，避免镀上金属薄膜，在裸露的第一包层2-1上环形镀制第一金属薄膜2-5；

所有镀膜完成后，在第二金属薄膜4-3处旋涂PDMS4-4，使第二金属薄膜4-3完全浸入混合液，静置使PDMS完全固化；

将空芯光纤4的左开口插入三通中，使三通3的上端口与左开口正对，三通3的左端用紫外固化胶与同轴双波导光纤2完全密封，使第一金属薄膜2-5裸露在空气中，三通3的右端用紫外固化胶与空芯光纤4完全密封，使第二金属薄膜4-3以及PDMS裸露在空气中，将焊接点处与左开口密封在三通内；将空芯光纤4的右开口插入直径为1mm的三通中，使三通3的上端口与有开口正对，三通3的左端用紫外固化胶与空芯光纤4完全密封，三通的右端用紫外固化胶与塑料包层多模光纤6完全密封，使第四金属薄膜6-2裸露在空气中，将焊接点处与右开口密封在三通内；密封完成后使左侧三通与微流注射泵9密封连接构成液体进样口，右侧三通与废液池10密封连接构成液体出样口构成微流通道。

如图3、图4和图5所示，具体使用方法为：当单模光纤给偏三芯光纤的第1纤芯1-2注光，光在同轴双波导光纤2的波导纤芯2-3中传输，此时毛细管玻璃中为高折射率溶液，同时第四金属薄膜6-2暴露在空气中，不添加任何溶液，并由塑料包层多模光纤6将光送到光谱仪11中采集SPR信号并送入计算机12处理，此种传感器克服了传统SPR传感器不能测量高折射率溶液的缺点，扩大了折射率测量范围；当第四金属薄膜6-2同时浸入低折溶液时，此时形成双通道SPR检测，实现波分复用，同时检测多种物质；当单模光纤给偏三芯光纤1 的第2纤芯1-3注光时，光在同轴双波导光纤2的第2纤芯2-4中传输，SPR效应发生在第二金属薄膜4-3和5-1处，此时第四金属薄膜6-2暴露在空气中，不添加任何溶液，两级传感构成进行具有温度补偿的折射率传感且折射率传感发生在空芯光纤4内；当单模光纤给偏三芯光纤1的第3纤芯1-4注光时，光在同轴双波导光纤2的第1包层2-1中传输，第一金属薄膜2-5完全浸入低折溶液，此时金膜5-1与6-2不添加溶液，此工作方式可进行温度传感，也可进行具有温度补偿的折射率传感且折射率传感发生在空芯光纤4管外。

如图6、图7、图8和图9所示，分别为图2中AA’、BB’、CC’、DD’平面对应的剖面图，其中图6为偏三芯光纤剖1面图，对应于AA’平面，三芯光纤1为包层直径125 μm的微结构多芯光纤，每根纤芯直径9μm，在圆形包层1-1的圆心处有一根第1纤芯1-2，第2纤芯1-3与第1纤芯1-2的中心距离为33.5μm，第3纤芯1-4与第2纤芯1-3的中心距离为25μm；图7为同轴双波导光纤剖面图，对应于BB’平面，同轴双波导2第1包层2-1 直径125μm，第2包层2-2直径58μm，波导纤芯2-3位于同轴双波导光纤中央，为圆形，直径9μm，环形纤芯2-4围绕第1纤芯2-3均匀分布，内径为58μm，外径为76μm；图8 为空芯光纤剖面图，对应于CC’平面，空芯光纤4薄壁4-1内径为50μm，外径为125μm，孔道4-2直径50μm；图9为塑料包层多模光纤剖面图，对应于DD’平面，塑料包层多模光纤6纤芯直径为125μm。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。