[发明专利]一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器

权利要求书

1.一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：包括波长可调谐窄带光源、微纳光纤、薄壁柱对称微腔、光电探测器和反馈控制单元，所述波长可调谐窄带光源、微纳光纤、光电探测器相互之间通过光纤熔融耦合连接，所述反馈控制单元分别与光电探测器和波长可调谐窄带光源电性连接，所述微纳光纤与薄壁柱对称微腔相互垂直耦合并激发高Q值回音壁模式共振，微纳光纤与薄壁柱对称微腔的中轴线保持异面垂直，入射光从微纳光纤的一端进入微纳光纤锥区，通过倏逝场耦合进入薄壁柱对称微腔，在回音壁模式共振效应作用下加强光场与液相样品相互作用强度与时间，所述反馈控制单元通过电性连接控制可调谐窄带光源的输出波长λ和强度I1，同时还控制光电探测器检测经过微腔之后微纳光纤另一输出端的光强度I2，实时反馈和记录在不同波长λ处I₁-I₂的数值大小，即回音壁模式共振谱。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：所述窄带光源的波长为可调谐。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：回音壁模式共振谱会随着腔内液相材料的浓度发生漂移，即产生Δλ。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：所述微纳光纤是由单模光纤经过拉锥机熔融拉锥制成。

5.根据权利要求1所述的一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：所述薄壁柱对称微腔为高对称的中空圆柱型结构。

6.根据权利要求1所述的一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：所述薄壁柱对称微腔由石英毛细管拉锥而成。

7.根据权利要求1所述的一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：只有满足回音壁模式共振条件的谐振波长才能够在薄壁柱对称微腔内产生谐振，满足回音壁模式共振条件的谐振波长λ由下式决定：

λ＝2πrn_eff/m

其中r是薄壁柱对称微腔半径，n_eff是光学谐振模式经过的有效折射率，m是整数。

8.根据权利要求1所述的一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：光波在薄壁柱对称微腔中的谐振循环周期由薄壁柱对称微腔的品质因子Q决定，有效作用长度L_eff和品质因子Q关系由下式给定：

L_eff＝Qλ/2πn_eff。

9.根据权利要求1所述的一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：所述回音壁模共振谱中包含一个或多个光学模式的透射峰。

10.根据权利要求1所述的一种薄壁柱对称微腔微量液相浓度传感器，其特征在于：所述薄壁柱对称微腔还为一具有全光纤密闭、抗干扰的液相溶液通道，分析物通道与探测通道分开，该薄壁柱对称微腔通入分析物，在光路中实现探测。