[发明专利]一种多重微泡腔耦合增强传感技术

说明书

一种多重微泡腔耦合增强传感技术，包括：1宽谱光纤激光器，电激发宽谱激光器，成本低，易于集成，用于产生宽谱激光；2光纤锥，由玻璃丝拉制而成，用于光纤激光器耦合到微泡腔中，并导入到光谱探测器中；3串接微泡腔，通过高功率激光加工中间空心的二氧化硅毛细管实现微泡腔制备，具有高的品质因子，用于流体通过，能囚禁光场；6光谱分析仪，能分析不同频率的光强；7基于神经网络深度学习算法的处理器技术。

技术领域

本发明涉及光学微腔波导耦合以及微流体检测领域，尤其涉及一种多重微泡腔耦合增强传感技术及微流体检测方法。

背景技术

微流体中的生物分子如大肠杆菌对人们的身体健康带来极大隐患，因此检测大肠杆菌等微生物对饮食安全极为重要。而现有的大肠杆菌传感在实际应用中是通过结合化学试剂等人工方式进行检测，存在检测效率低、检测不灵活、人工成本高等诸多缺陷。而本方案提出的一种多重微泡腔耦合增强传感技术能够有效针对传统检测上述问题，实现对大肠杆菌等微生物的实时、精准和快速高效的检测。

同时，为解决单个传感器单次测量的不稳定性，本技术提出了串接多微泡腔结构，从而利用微泡腔无污染测试的优势，实现对流体中的生物分子或者其他指标进行多次无干扰但能进行互参考处理的测试，从而极大提高系统的传感灵敏度和多参量同时测量能力。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种多重微泡腔耦合增强传感技术，以解决上述的至少一项技术问题。

（二）技术方案

本发明的一方面，提供了一种多重微泡腔耦合增强传感技术，包括：光纤椎波导和微泡腔，其中：

光波导，用于输入激光信号，并将激光耦合进微泡腔中，然后将耦合传感之后的信号从微泡腔中耦合出来；

串接多微泡腔，与光波导耦合，并可以在其中空的毛细管中通过待测溶液，通过对耦合进出光波导和微泡腔耦合系统的光信号进行探测，利用微泡腔高品质因子的特性，其光学模式能被外界环境改变，从而实现对大肠杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌的检测。

在本发明的一些实施例中，还包括：

光纤激光器，用于发射宽谱激光，实现对微泡腔光学模式进行测试；

光栅光谱仪，实现对耦合进出微泡腔的光信号进行光谱分析，从而实现对检测过程中的信号的实时监控；

神经网络算法处理器，通过机器学习神经网络算法对光谱仪实时监测的信号进行分析处理，从而完成对微流体探测；

电源控制模块，与所述激光器、光谱仪以及神经网络处理器链接，用于对所述检测系统的各模块完成供电和控制。

在本发明的一些实施例中，还包括：

一封装盒，用于封装所述光波导和微泡腔，从而保持系统稳定性。

在本发明的一些实施例中，所述光波导为光纤锥，实现激光探测信号与微腔耦合；

在本发明的一些实施例中，，所述微腔为中空的基于亚毫米的薄壁毛细管微泡腔，半径在10μm~100μm范围，且同时在一条微流通道上制备多个微泡腔，各微泡腔保持形体差异化或几乎一致，从而完成针对性的微流体测试增强，实现传感系统的自参考或多参量同时测试。

在本发明的一些实施例中，，所述光纤激光器为宽谱激光器，频段为1500nm-1600nm，输出功率为1mw-15mw范围；

在本发明的一些实施例中，所述光栅光谱仪工作波长为1500nm-1600nm，可以实现0.02nm的光谱分辨率，将输入的光信号直接转换为光频谱的电信号；

在本发明的一些实施例中，所述神经网络算法处理器可以对输入信号进行机器学习的模式识别算法，完成对探测信号的分类；

在本发明的一些实施例中，所述神经网络算法处理器，通过前期大量的原始实验数据的训练，可以实现对目标信号的分类判别精度更高；