近日，我室研究生戴心怡（第一作者）和张培晴研究员（通讯作者）在Optics Express（IF=3.8）期刊上发表了题为“Detection of riboflavin concentration by sol-gel silica coated dual-peak long period fiber grating sensor”的论文。文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.533231

       长周期光纤光栅(LPFG)是一种无源器件，其特点是光纤芯内折射率的轴向周期调制，周期范围从几十微米到几百微米。这种结构有利于波长满足相位匹配条件的光从核心模式耦合到包层模式，导致在透射谱对应的谐振波长处出现损耗峰。LPFGs对涂层厚度和周围折射率(SRI)的变化非常敏感，其透射谱也会发生相应的变化。因此，LPFGs可以在光纤表面涂上各种敏感涂层，通过与各种生化材料的集成，可以制造出具有高特异性、高灵敏度和便携性的光学传感器。利用这一原理，LPFG传感器可以有效识别有害气体、生物分子、重金属离子、pH值和有机溶剂。核黄素又称维生素B2，在维持机体健康中起着至关重要的作用，这种必需营养素必须通过饮食获得，因为人体无法合成，储存能力有限。核黄素过多或过少都会引起人体不同程度的损伤，鉴于准确评估核黄素浓度对食品和医疗安全的重要性，精确的检测方法至关重要。

       在本工作中，我们设计并制作了基于双峰长周期光纤光栅(DP-LPFG)的核黄素浓度敏感传感器。采用飞秒激光直写技术将周期为163µm、包层模式为lp12的LPFGs刻写在标准单模石英光纤上。采用溶胶-凝胶法制备掺杂β-环糊精(β-CD)的硅基材料包覆在LPFGs表面，用于检测核黄素（如图1、2所示）。为了研究涂层厚度对传感灵敏度的影响，在LPFG传感器表面涂覆了不同厚度的溶胶-凝胶涂层。实验结果表明，厚度约为540 nm的溶胶-凝胶涂层具有优异的传感性能。所制备的DP-LPFG传感器检测限为0.08 nM（如图3所示），响应时间小于3 min，灵敏度高，重复性好，选择性好。因此，这种传感器在疾病治疗和诊断以及确保食品质量方面具有重要的应用前景。

图1 溶胶-凝胶制备示意图。

图2 核黄素浓度检测实验装置。

图3 (a) DP-LPFG传感器在不同核黄素浓度下的实时光谱响应。(b) DP-LPFG传感器检测不同浓度核黄素波长位移的Langmuir等温模型拟合图。