基于倏逝波原理的光纖傳感器因其靈敏度高、響應速度快、成本低等優點，已廣泛應用于液體、氣體及生物化學傳感等諸多領域。與此同時，以碲酸鹽玻璃、氟化物玻璃、硫系玻璃和鹵化物晶體等為基質材料的中紅外光纖因其具有較寬的紅外透過范圍，近年來在中紅外波段傳感領域得到了廣泛關注?；诟黝愔屑t外光纖倏逝波的傳感技術多應用于環境領域的污水監測、大氣監測及生物領域的藥物分析、抗體–抗原反應等。

據麥姆斯咨詢報道，近期，寧波大學高等技術研究院紅外材料及器件實驗室戴世勛研究員課題組在《硅酸鹽學報》期刊上發表了以“基于中紅外光纖的倏逝波傳感研究進展”為主題的綜述文章。戴世勛研究員主要從事特種光學玻璃、特種玻璃光纖及器件的研究工作。

這項研究首先概述了中紅外光纖倏逝波傳感原理，介紹了各種中紅外光纖基質材料的特點、光纖結構及參數特性，詳細綜述了其在中紅外波段氣體、液體和生物化學等領域的傳感進展，最后對中紅外光纖倏逝波傳感器的發展趨勢進行了展望。

中紅外光纖倏逝波傳感原理是基于光纖倏逝波和全內反射理論，如下圖所示。當光以合適的角度入射至光纖時會以全內反射方式在光纖內部進行傳輸，在傳輸的過程中產生的一種橫貫光纖的波，該波通過光纖與介質的交界處傳輸到光纖端面并以指數形式快速衰減，該波即為倏逝波。

光纖倏逝波傳感器示意圖

中紅外光纖基質材料種類較多，通常有玻璃和晶體兩大類，主要包括：重金屬氧化物玻璃（以碲酸鹽和鍺酸鹽玻璃為主）、氟化物玻璃、硫系玻璃，及鹵化物晶體（單晶和多晶）等，這些基質普遍共性具有較寬的紅外光譜透過范圍。目前，常用的光纖基質材料主要集中在氟化物和硫系玻璃以及鹵化物晶體。

幾種典型的中紅外光纖基質材料及其性能特征

中紅外光纖傳感研究進展：氟化物玻璃光纖是一種目前已商用的低損耗紅外光纖，利用氟化物玻璃光纖與Fourier光譜儀連接實現對液體和氣體濃度的光譜檢測；主要的檢測技術分為兩種：一種是將氣體吸收池與氟化物玻璃光纖直接進行對接耦合；另外一種檢測技術是利用光纖倏逝波光譜技術。硫系玻璃光纖倏逝波傳感始于20世紀80年代，光纖基質材料主要包括：硒基Se-As-Ge、Se-Ge、Se-As和碲基Te-As-Se、Te-Ge-Se玻璃；利用硫系玻璃光纖倏逝波傳感可有效實現對廢水污染物監測、有機溶液監測以及對化學反應過程追蹤。硫系光纖倏逝波傳感器還可以對多種細胞代謝異常進行原位在線監測，具有靈敏度高、響應速度快、工作波段范圍廣等優點，在醫學、微生物學領域極具應用前景。紅外晶體光纖傳感主要聚焦鹵化銀光纖（AgCl）。

遠程紅外光纖碳氫化合物傳感器的示意圖

基于倏逝波原理，利用中紅外玻璃和晶體光纖在中遠紅外波段的各種傳感研究近年來取得了長足進步，已實現對10–12/10–9量級有機物溶液或mg/L微量氣體定量和定性的檢測，相應的一些商用產品已初見倪端。但仍存在一些尚待解決的問題：

（1）適合用于中遠紅外傳感的Te基硫系玻璃光纖和AgBrCl晶體光纖還未真正實現商品化，中紅外光纖基本主要依托科研機構實驗室的研制，其光纖制備工藝仍在完善中，光纖的性能質量（如光纖損耗）穩定性和規格（如光纖直徑大?。┑慕y一性有待解決，新型抗彎曲和高機械強度的中紅外光纖基質材料也有待開發，相應光纖結構優化也應跟進。

（2）基于中紅外光纖的傳感器整機的集成技術研發和市場化有待進一步發展，其中小型化寬光譜中紅外光源和高靈敏度的Fourier紅外光譜儀是兩大核心組件，前者可以用全光纖化的中紅外超連續譜光源代替氙燈等傳統光源，中紅外光纖與系統其它器件的連接、集成與封裝都是關鍵技術問題。我們相信中紅外光纖由于其獨特寬的紅外傳輸特性，其倏逝波傳感器今后必將在未來環境監測、生物醫學等領域有其廣闊的用武之地?！　?/p>