自动化制备高重现性U型石英光纤传感探针及其折射率灵敏度研究

本文开发了一种自动化弯曲工艺结合CO?激光切割技术，成功制备出高重现性U型石英光纤（核心直径600 μm），将光学功率变异系数（CV）从11.1%降至3.23%，灵敏度达115.8 dB/RIU（折射率单位），为化学传感与生物检测提供了稳定可靠的平台。

　　

材料

石英光纤（核心直径：600 μm）购自Ceram Optics（型号HUV600/630/1040T，涂层为Fluon）。蔗糖（CAS编号57-50-1）购自关东化学，用于折射率（RI）标准曲线测定。四(4-磺酸苯基)卟啉（TSPP）、氢氧化钠（NaOH）和硫酸（H₂SO₄）购自东京化学工业株式会社（日本东京）。去离子水（电阻率18.2 MΩ·cm）通过反渗透结合离子交换与过滤纯化（Millipore Simplicity系统）。

采用三步弯曲工艺的理论依据

最初尝试五步弯曲工艺以接近半圆形U型结构，但火焰高温区与相邻弯曲点重叠导致形状稳定性差且重现性低。而两步弯曲工艺产生近乎矩形的光学缺陷轮廓。通过反复试验，最终确定三步弯曲工艺能实现最稳定且可重复的几何构型。

结论

我们开发了全自动U型石英光纤弯曲工艺，并结合CO?激光切割技术制备出高重现性与高灵敏度的传感探针。CO?激光的应用显著降低了制备过程的变异度，自动化弯曲工艺产出的U型光纤具有高度对称性和可重复性。通过折射率响应评估传感性能，探针表现出优异特性。渐逝波（evanescent wave）与待测物相互作用的能力得到优化，为化学与生物传感应用奠定了坚实基础。