一种基于反谐振光纤的光微流激光传感器制造技术

本申请公开了一种基于反谐振光纤的光微流激光传感器，涉及激光传感技术领域，本申请设计的光微流激光传感器包括光源组件

【技术实现步骤摘要】
一种基于反谐振光纤的光微流激光传感器


[0001]本申请涉及激光传感
，尤其是一种基于反谐振光纤的光微流激光传感器
。

技术介绍

[0002]主流光学检测技术有荧光法
、
比色法
、
化学发光法和表面等离子体
(SPR)
等
。
但是这些方法无法同时实现高灵敏度
、
一次性使用
、
快检测速度和低成本应用
。
光微流激光是一种在芯片上集成谐振腔结构来提供光学反馈的技术，包含光学和流体的特性
。
其中，具有高品质因子的
FP
腔和环形腔为微流激光器提供了放大增益
。
然而，现有光微流技术通常使用成对的平面镜作为谐振腔，不仅对谐振腔组装精度要求高，而且泵浦效率低，泵浦光损耗大
。

技术实现思路

[0003]本申请人针对上述提出的现有谐振腔组装精度要求高
、
泵浦效率低
、
泵浦光损耗大的技术问题及技术需求，提出了一种基于反谐振光纤的光微流激光传感器，本申请的技术方案如下：
[0004]光微流激光传感器包括光源组件
、
谐振腔和光探测组件
。
[0005]谐振腔包括反谐振光纤本体及其内部填充的传感溶液，传感溶液包括待测物质，反谐振光纤本体的第一侧端面镀有具有第一反射率的反射膜
、
第二侧端面镀有具有第二反射率的反射膜，第一反射率小于第二反射率且第一反射率和第二反射率均达到指定反射率，反谐振光纤本体的外侧壁还镀有增透膜，增透膜对波长
λ
的光的透射率达到第一透射率；
[0006]光源组件发射波长
λ
的线光斑并照射谐振腔，线光斑的线长方向沿着谐振腔的轴向方向；
[0007]光探测组件设置在谐振腔的第一侧端面处，且收集谐振腔的第一侧端面出射的微流激光
。
[0008]其进一步的技术方案为，反谐振光纤本体的侧壁所镀的增透膜的厚度
d
由光源组件发射的线光斑的波长
λ
确定，且
k
是非负整数，
n
是增透膜使用的材料的折射率
。
[0009]其进一步的技术方案为，反谐振光纤本体的两端处设置有封装层，两端处的封装层的外端面处分别镀有反射膜，反谐振光纤本体内部在两端的封装层之间的空腔内填充的传感溶液是待测物质和增益介质的混合溶液；
[0010]光源组件发射的线光斑的波长
λ
与增益介质的吸收光谱相匹配，且线光斑至少轴向覆盖整个填充空腔
。
[0011]其进一步的技术方案为，反谐振光纤本体包括若干个相互隔离的微流通道，反谐
振光纤本体的各个微流通道内填充有包含不同待测物质的传感溶液；每种传感溶液泵浦所对应的线光斑的波长相同且波长都为
λ
；每种传感溶液产生的微流激光的发射光谱中激光峰互不重叠
。
[0012]其进一步的技术方案为，光探测组件包括凸透镜
、
光阑
、
高通滤波片和光谱仪，谐振腔的端面出射的微流激光沿着光路依次经过凸透镜
、
光阑和高通滤波片后进入光谱仪
。
[0013]其进一步的技术方案为，光源组件包括宽带可调谐激光器和光斑整形模块，光斑整形模块包括可调衰减片
、
固定衰减片
、
滤光装置和柱面镜，宽带可调谐激光器的发射口
、
可调衰减片的中心
、
固定衰减片的中心
、
滤光装置的中心和柱面镜的中心均位于同一轴线上，宽带可调谐激光器发射的泵浦光依次经过可调衰减片
、
固定衰减片
、
滤光装置和柱面镜后产生线光斑
。
[0014]其进一步的技术方案为，一种用于光微流激光传感器的谐振腔的制作方法，该制作方法包括：
[0015]在反谐振光纤本体的外侧壁镀增透膜，增透膜对波长
λ
的光的透射率达到第一透射率，波长
λ
是光微流激光传感器中照射谐振腔的线光斑的波长；传感溶液包括待测物质；
[0016]利用毛细效应在外侧壁镀有增透膜的反谐振光纤本体中依次吸入封装材料
、
传感溶液和封装材料并进行固化，制备得到光纤填充结构，光纤填充结构包括反谐振光纤本体及其两端处的封装层，且两端的封装层之间的空腔内填充有传感溶液；
[0017]在外侧壁镀有增透膜的光纤填充结构的第一侧端面镀具有第一反射率的反射膜，在光纤填充结构的第二侧端面远镀具有第二反射率的反射膜，第一反射率小于第二反射率且第一反射率和第二反射率均达到指定反射率，制作得到谐振腔
。
[0018]其进一步的技术方案为，制备得到光纤填充结构还包括：
[0019]利用毛细效应在外侧壁镀有增透膜的反谐振光纤本体中依次吸入封装材料
、
传感溶液和封装材料并进行固化，得到样品结构，样品结构包括反谐振光纤本体及其两端处的封装层，且两端的封装层之间的空腔内填充有传感溶液；
[0020]切割样品结构两端并对每一端保留预定厚度的封装层，制备得到光纤填充结构
。
[0021]其进一步的技术方案为，利用毛细效应在反谐振光纤本体中吸入的传感溶液是待测物质和增益介质的混合溶液，波长
λ
与使用的增益介质的吸收光谱相匹配
。
[0022]其进一步的技术方案为，反谐振光纤本体包括若干个相互隔离的微流通道，在反谐振光纤本体的各个微流通道内填充包含不同待测物质的传感溶液；每种传感溶液泵浦所对应的线光斑的波长相同且波长都为
λ
；每种传感溶液产生的微流激光的发射光谱中激光峰互不重叠
。
[0023]本申请的有益技术效果是：
[0024]本申请设计的光微流激光传感器，光源组件发射泵浦光并整形得到线光斑，谐振腔接收线光斑形式的泵浦光并产生微流激光，光探测组件收集谐振腔的一侧端面出射的微流激光，实现对待测物质的浓度检测
。
通过在反谐振光纤本体的两侧端面镀反射膜形成
FP
腔，将微流激光约束在谐振腔内，规避腔内的模式匹配问题，以及通过在反谐振光纤本体的外侧壁镀增透膜，使更多的泵浦光入射至反谐振光纤本体
。
与传统的将光纤与反射镜组合作为谐振腔的方法相比，不再要求高精度的谐振腔组装
。
[0025]本申请中，选用的反谐振光纤的光纤壁更薄，与其他光纤相比，可有效降低泵浦光
损耗；且反谐振光纤内部的数个微流通道的直径较大，不容易被大分子传感物质堵塞，具有更广泛的检测范围；且考虑到本申请中传感溶液的折射率，使用反谐振光纤可以有效实现泵浦光的轴向传输，泵浦效率更高
。
[0026]本申请利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于反谐振光纤的光微流激光传感器，其特征在于，所述光微流激光传感器包括光源组件
、
谐振腔和光探测组件；所述谐振腔包括反谐振光纤本体及其内部填充的传感溶液，所述传感溶液包括待测物质，所述反谐振光纤本体的第一侧端面镀有具有第一反射率的反射膜
、
第二侧端面镀有具有第二反射率的反射膜，所述第一反射率小于所述第二反射率且所述第一反射率和所述第二反射率均达到指定反射率，所述反谐振光纤本体的外侧壁还镀有增透膜，所述增透膜对波长
λ
的光的透射率达到第一透射率；所述光源组件发射波长
λ
的线光斑并照射所述谐振腔，所述线光斑的线长方向沿着所述谐振腔的轴向方向；所述光探测组件设置在所述谐振腔的第一侧端面处，且收集所述谐振腔的第一侧端面出射的微流激光
。2.
根据权利要求1所述的光微流激光传感器，其特征在于，所述反谐振光纤本体的侧壁所镀的所述增透膜的厚度
d
由所述光源组件发射的线光斑的波长
λ
确定，且
k
是非负整数，
n
是所述增透膜使用的材料的折射率
。3.
根据权利要求1所述的光微流激光传感器，其特征在于，所述反谐振光纤本体的两端处设置有封装层，两端处的封装层的外端面处分别镀有所述反射膜，所述反谐振光纤本体内部在两端的封装层之间的空腔内填充的传感溶液是待测物质和增益介质的混合溶液；所述光源组件发射的所述线光斑的波长
λ
与所述增益介质的吸收光谱相匹配，且所述线光斑至少轴向覆盖整个空腔
。4.
根据权利要求1所述的光微流激光传感器，其特征在于，所述反谐振光纤本体包括若干个相互隔离的微流通道，所述反谐振光纤本体的各个微流通道内填充有包含不同待测物质的传感溶液；每种传感溶液泵浦所对应的线光斑的波长相同且波长都为
λ
；每种传感溶液产生的微流激光的发射光谱中激光峰互不重叠
。5.
根据权利要求1所述的光微流激光传感器，其特征在于，所述光探测组件包括凸透镜
、
光阑
、
高通滤波片和光谱仪，所述谐振腔的端面出射的微流激光沿着光路依次经过所述凸透镜
、
光阑和高通滤波片后进入所述光谱仪
。6.
根据权利要求1所述的光微流激光传感器，其特征在于，所述光源组件包括宽带可调谐激光器和光斑整形模块，所述光斑整形模块包括可调衰减片
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊霖，龚元，徐明浩，周恒，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：