[实用新型]一种多通道传感系统

说明书

一种多通道传感系统，包括捕获装置、光源装置、样品池、信号处理装置和至少两光纤，每根光纤设有第一锥区和第二锥区，该至少两第一锥区放置于样品池中，该至少两第二锥区放置于样品池中；该捕获装置用于捕获并操纵样品池中的第一微粒和第二微粒分别置于第一锥区和第二锥区；该光源装置位于光纤一端以向光纤中发送光，光传输至锥区时耦合至微粒微腔中形成回音壁模式，通过信号处理装置接收光并进行处理得到参数信息。本实用新型可实现微粒的回音壁模式在一条光纤上级联，组成多路并行检测阵列传感器，提高检测的准确性，且不同微粒的微腔可激发不同的回音壁模式，实现较多次数的探测，稳定性和灵活性高，提高装置的重复使用率。

技术领域

本实用新型涉及光学传感领域，特别是指一种多通道传感系统。

背景技术

光镊可以弹性捕获并操控数十纳米到数十微米大小的微粒。它是用“无形”的光来实现对微粒非机械接触、无损伤的捕获和操作，整个过程涉及的微粒生存环境几乎等同于“天然”环境。加之光具有穿透性,可以穿过封闭的样品池的透明外壁来操控池内微粒。这些特性使得光镊特别适合微粒，尤其是生物微粒的稳定操控。

当光从光密向光疏介质入射且入射角足够大时,可以在两种介质表面发生全反射,那么在弯曲的高折射率介质界面存在光学回音壁模式。回音壁模式光场能量不仅分布在高折射率微腔内部,微腔表面附近也存在较强的倏逝场分布，这部分倏逝场可以感知外界环境的变化。回音壁具有品质因数高，能量密度大的特点，且回音壁模式的微腔体积小与其极高的传感灵敏度使回音壁模式光学微腔广泛用于颗粒物检测以及各种微腔环境物理参数传感,如温度、磁场、应力等。

基于微腔的传感器,一类是测量压强、温度这些物理量的物理传感器,一类是识别化学成分的化学传感器,还有一类就是生物传感器。其中物理传感器己经被广泛的应用,但是化学和生物传感器仍远没有成熟。现有的回音壁模式的微腔通常尺寸较大，耦合结构复杂，只能使用一种固定的微腔回音壁模式使其丧失灵活性与简便性，可重复使用率低。相反具有尺寸小，耦合方式简单等优势的以微粒形式存在的微球腔研究较少。

目前，也有公开了一种微液滴传感装置及其用于折射率测量的方，其利用环形芯光纤光镊稳定控制微液滴使其形成完美的球腔，从而形成回音壁共振。此种通过微液滴形成回音壁的方式存在着缺陷，微液滴的大小、折射率等不易控制，且容易受环境影响而发生破裂和蒸发等问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有回音壁模式传感技术存在微腔模式固定，微腔结构和耦合方式复杂的问题，并且微液滴的大小、折射率等性质难以控制，且容易受环境影响如产生破裂蒸发等缺陷，提出一种多通道传感系统。

本实用新型采用如下技术方案：

一种多通道传感系统，包括捕获装置、光源装置、样品池和信号处理装置，该样品池内设有样品，其特征在于：还包括至少两光纤，每根光纤设有沿其长度方向间隔排列的第一锥区和第二锥区，该至少两第一锥区放置于样品池中并作为参考通道，该至少两第二锥区放置于样品池中并作为探测通道；该捕获装置用于捕获并操纵样品池中的第一微粒和第二微粒分别置于第一锥区和第二锥区；该光源装置位于光纤一端以向光纤中发送光，光传输至第一锥区或第二锥区时耦合至第一微粒或第二微粒中形成回音壁模式，该信号处理装置位于光纤另一端以接收光并进行处理得到参数信息。

优选的，所述第一锥区和/或第二锥区包括两对称相连的锥形部，第一锥区和/或第二锥区的直径为1-3μm,

优选的，所述第一锥区和所述第二锥区之间的距离为0.8-1.2μm。

优选的，第一锥区或第二锥区的透射率为：

其中Q_i代表第一微粒或第二微粒的微腔的本征品质因子，Q_ex为微腔与第一锥区或第二锥区的耦合品质因子，w是光谐振角频率，Δw是光耦合后谐振角频率变化量。