[实用新型]一种基于回音壁薄壁柱对称微腔盐度传感器

说明书

本实用新型揭示了一种基于回音壁薄壁柱对称微腔盐度传感器，该液相浓度传感器包括:波长可调谐窄带光源、微纳光纤、薄壁柱对称微腔、光电探测器和示波器，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，示波器分别与光电探测器和波长可调谐窄带光源电性连接，微纳光纤与薄壁柱对称微腔相互垂直进行耦合并激发高Q值回音壁模式共振谱，微纳光纤与薄壁柱对称微腔的中轴线保持异面垂直。该传感器采用高对称性、高洁净度、高耦合效率、高Q值的薄壁柱对称微腔作为传感单元，具有高灵敏度、快速检测等特点。

技术领域

本实用新型涉及一种基于回音壁薄壁柱对称微腔盐度传感器，可用于传感器技术领域。

背景技术

对水体盐度的精确检测，在海洋渔业及其他水产养殖业、自然环境的监测与治理、海洋学和地球气候的研究及预测、矿产的探测、工业生产以及军事应用等方面，都具有十分重要的意义。

目前常见的盐度测量方法包括：电导率法、折射率法、微波遥感技术和表面等离子共振法等。其中电导率法需要同时测量电导率值、温度及深度，从而推导出海水的盐度值；折射率法需要标定盐度与对应折射率来推算海水盐度；微波遥感技术只能对几毫米的海水表面进行测量；而表面等离子共振法测量系统结构复杂、成本费用较高。随着微纳加工技术的发展，光学微腔成为一种重要的光子学器件，因其高品质因子、高的灵敏度、互作用时间长、响应快、结构简单紧凑、成本低、制备简单、与现有微流控技术兼容性高等特点，在高灵敏度传感领域和微量测量领域有很好的应用前景。薄壁柱对称微腔传感单元对周围环境非常敏感，当盐溶液发生变化，环境折射率相应改变，WGM谐振峰发生漂移，通过检测谐振峰的漂移量可以对实现盐溶液浓度的精确测量。

发明内容

本实用新型针对现有的对水体盐度检测的技术的不足，提出一种结构较为简单、易制作与封装的基于回音壁模式的薄壁柱对称微腔盐度传感器。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：一种基于回音壁薄壁柱对称微腔盐度传感器，包括波长可调谐窄带光源、微纳光纤、薄壁柱对称微腔、光电探测器和示波器，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，所述示波器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。

优选地，所述窄带光源的波长为可调谐。

优选地，所述微纳光纤是由单模光纤经过拉锥机熔融拉锥制成。

优选地，所述薄壁柱对称微腔为高对称的中空圆柱型结构。

优选地，所述薄壁柱对称微腔由石英毛细管拉锥而成。

优选地，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。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：本实用新型利用薄壁柱对称微腔作为传感单元与微量液相通道，结合回音壁模式共振效应以及微流控技术，加强光场与液相样品互作用强度与时间，实现对液相浓度的高灵度、快速检测。由于薄壁柱对称微腔具有体积小、高对称性、高洁净度、高耦合效率、其构造的液相浓度传感器具有高灵敏度、微量化、检测速度快、重复性高、环境免疫力强等优点。本实用新型在工业生产、医学医疗、自然环境的监测与治理、海洋学和地球气候的研究及预测、矿产的探测、工业生产以及军事应用等方面，都具有十分重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于回音壁薄壁柱对称微腔盐度传感器的结构剖面示意图。

图2为本实用新型的一种基于回音壁薄壁柱对称微腔盐度传感器的结构示意图。

图3为本实用新型盐度传感器检测的回音壁透射谱随时间稳定性的测量结果。