[发明专利]一种基于双孔微结构光纤的微流控折射率传感器

说明书

本发明公开了一种基于双孔微结构光纤的微流控折射率传感器，属于光纤传感技术领域，其特征为：由超连续谱光源(1)、入射单模光纤(2)、双孔微结构光纤内部微流控传感单元(3)、输出单模光纤(4)、光谱分析仪(5)、微流泵(6)、废液池(7)组成，所述双孔微结构光纤两端通过连接锥形光纤形成待测样品的进出液口，进出液口分别与微流泵以及废液池相连接。该微流控传感器利用双孔光纤独特的结构实现光纤内部液体微流，通过光纤内部光物质的相互作用实现对折射率的探测。同时具有集成度高、响应速度快、灵敏度高等特点，还能有效避免外界环境对待测样品产生污染，适用于在复杂环境下工作。

技术领域

本发明属于光纤传感器技术领域，具体涉及一种基于双孔微结构光纤的微流控折射率传感器。

背景技术

折射率作为一个基本的物理学参数，对其进行检测可以获得许多有用的信息。因此，折射率传感器在生物医学、环境检测、药物开发、食品科学等许多行业都有着广泛的应用。随着光纤传感技术的发展，光纤折射率传感器得到深入研究。与传统的折射率传感器相比，光纤折射率传感器具有抗电磁干扰性强、体积小、响应速度快等许多优势，在许多领域起到重要作用，例如抗原抗体检测、DNA/mRNA检测等。

目前开发的光纤折射率传感形式多样，有光纤光栅传感器、光纤法布里-珀罗传感器、光纤马赫-增德尔传感器等等。这些传感器各自都具有突出的优点，但是大多是利用光纤传感器表面倏逝场来进行检测。这样会引入外界环境的干扰，影响折射率的测量，同时会造成待测样品的浪费，限制了光纤折射率传感器的应用。基于双孔光纤的光纤微流控折射率传感器可以通过光纤内部微流传感的方式，在避免外界干扰的同时，保持较高的灵敏度，而且由于光纤内微流腔体积小，不需要太多的样品即可实现检测，更易应用于实际环境中。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中存在的不足，提供一种基于双孔微结构光纤的微流控折射率传感器，以实现高灵敏度的无干扰光纤内部折射率测量。

为实现上述技术目的所采用的技术方案为：

一种基于双孔微结构光纤的光纤微流控折射率传感器，由超连续谱光源(1)、入射单模光纤(2)、双孔微结构光纤内部微流控传感单元(3)、输出单模光纤(4)、光谱分析仪(5)、微流泵(6)、废液池(7)组成，所述双孔微结构光纤两端通过连接锥形光纤形成待测样品的进出液口，进出液口分别与微流泵以及废液池相连接。

进一步的，所述的双孔微结构光纤内部微流控传感单元的制备方法包括以下步骤：

1)将一段单模光纤(8)中间部分去除涂覆层，用酒精擦拭后使用光纤加工熔接平台拉锥程序进行拉锥处理，过度锥区域长度、锥平坦区域长度和锥区直径分别控制在200微米、1000微米以及25微米。拉锥处理完成后利用光纤加工熔接平台切割程序在锥区中间位置进行截断处理，得到两个端面平整的半锥(9)；

2)将一段单模光纤(10)去除涂覆层，用酒精擦拭干净后将端面切平整，然后利用光纤加工熔接平台将该单模光纤与步骤1)处理后的一个半锥(9)进行纤芯对准，进行电弧熔接处理。熔接处理后利用光纤加工熔接平台的切割程序在距离熔接点20微米处的锥区进行截断处理；

3)重复以上两个步骤，得到两段熔接有20微米长、直径为25微米的圆锥的单模-拉锥结构(11)；

4)将一段双孔光纤(12)去除涂覆层，用酒精擦拭后使用光纤加工熔接平台与经过以上步骤处理得到的单模-拉锥结构进行纤芯对准，然后进行电弧熔接处理，利用光纤加工熔接平台的切割程序在距离熔接点2.5厘米处的双孔光纤(12)进行截断处理；

5)利用光纤加工熔接平台将经过步骤4)处理后的单模-拉锥(11)-双孔光纤结构(12)与经过步骤3)处理得到的另一段单模-拉锥(11)结构进行纤芯对齐，并进行电弧熔接处理；