一种基于悬浮芯D型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器

本技术涉及一种基于悬浮芯d型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器，属于光纤传感。

背景技术：

1、光纤折射率传感器因结构紧凑、体积小、灵敏度髙、抗电磁干扰能力强、可远程操作等优点在各类折射率传感器中脱颖而出。近十几年来，光纤与回音壁模式(whisperinggallery mode,wgm)微腔耦合的传感器因高耦合效率、高q值、高灵敏度、低成本而受到越来越多的关注，广泛应用于光学传感、生物分析、光通信等领域。

2、其中，锥形光纤与微腔耦合的传感器最常见，但是锥形光纤腰锥直径仅1～2μm，易碎，且光纤与微腔开放式耦合易受环境污染，耦合距离不稳定，会改变耦合条件和影响谐振特性。

技术实现思路

1、本实用新型旨在提供一种基于悬浮芯d型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器，解决常见的锥形光纤易碎以及光纤与微腔开放式耦合易受环境污染、耦合距离不稳定、耦合条件和谐振特性易改变的问题，且具有折射率传感的测量范围广(1.3000～1.8000)的优点。

2、为实现上述目的，结合微流控技术与回音壁模式谐振理论，本实用新型提供了一种基于悬浮芯d型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器，该微流控折射率传感器包括悬浮芯d型光纤2、单模光纤1和微流控微管谐振腔3，所述单模光纤1与悬浮芯d型光纤2之间通过光纤熔接技术进行拼接，所述单模光纤1包含第一纤芯4，所述悬浮芯d型光纤2包含第二纤芯5，所述第一纤芯4和所述第二纤芯5对齐；通过激光微加工技术和侧面抛光技术将所述悬浮芯d型光纤2内的第二纤芯5由两端向中间逐渐抛光变细成d型；所述微流控微管谐振腔3置于所述悬浮芯d型光纤2内的第二纤芯5抛光面上，且所述微流控微管谐振腔3的纵向与所述悬浮芯d型光纤2纵向垂直，并与所述悬浮芯d型光纤2内的第二纤芯5抛光面平行。

3、进一步，所述单模光纤1设置在所述悬浮芯d型光纤2两端，所述第一纤芯4和所述第二纤芯对齐，两端的单模光纤1使悬浮芯d型光纤2内部形成一个密封的全封装环境，不需再额外封装，可避免外界环境对光纤与微腔耦合系统的污染，解决一般光纤与微腔开放式耦合易受环境污染、耦合距离不稳定、耦合条件和谐振特性易变的问题。

4、进一步，所述第二纤芯5被抛光成d型，光更容易从光纤耦合进微管内，且耦合效率保持在至少80％。

5、进一步，通过微流控驱动技术给所述微流控微管谐振腔3内输入、输出或更换待测液体，且液体采样量很少。

6、有益效果：

7、1、本实用新型相比通常使用uv胶对光纤与微腔耦合区固体全封装方式，所述全封装耦合区环境是空气，微流控微管谐振腔对光波束缚能力更强，光波与谐振腔内的待测液体相互作用更大，使得折射率传感的灵敏度、q值以及折射率传感的测量范围高于一般固体全封装的光纤与微腔耦合传感器。

8、2、本实用新型所述悬浮芯d型光纤相比于锥形光纤，结构更稳定，不易碎。

9、3、本实用新型利用微流控技术，在空心微腔填充液体，可实现液体样本传送通道与谐振腔合二为一，且提供液体输入、输出与替换技术，液体采样量很少(<5nl)。

10、4、本实用新型通过在悬浮芯d型光纤两端接单模光纤，使悬浮芯d型光纤内部形成密封的环境，不用额外封装，解决了常见锥形光纤与微腔耦合易碎问题的同时，解决了光纤与微腔开放式耦合易受环境污染、耦合距离不稳定、耦合条件和谐振特性易变的问题。

11、5、本实用新型集微流控光学与回音壁模式谐振腔的卓越性能于一体，传感器的鲁棒性、抗环境干扰能力、可移植性和重复性优于一般光纤与微腔耦合的传感器，且折射率传感的测量范围广(1.3000～1.8000)。在折射率传感、温度传感、生物分子/化学检测、滤波器和激光器等领域具有潜在的良好发展前景。

技术特征：

1.一种基于悬浮芯d型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器，其特征在于，所述微流控折射率传感器包括悬浮芯d型光纤(2)、单模光纤(1)和微流控微管谐振腔(3)，其中：

2.根据权利要求1所述的一种基于悬浮芯d型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器，其特征在于，所述单模光纤(1)设置在所述悬浮芯d型光纤(2)两端，所述第一纤芯(4)和所述第二纤芯(5)对齐，两端的单模光纤(1)使悬浮芯d型光纤(2)内部形成密封的环境，不需再封装，能够避免外界环境对光纤与微腔耦合系统的污染。

3.根据权利要求1所述的一种基于悬浮芯d型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器，其特征在于，所述第二纤芯(5)被抛光成d型，光更容易从光纤耦合进微管内，且耦合效率保持在至少80％。

4.根据权利要求1所述的一种基于悬浮芯d型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器，其特征在于，通过微流控驱动给所述微流控微管谐振腔(3)内输入、输出或更换待测液体，且液体采样量少。

技术总结本技术公开了一种基于悬浮芯D型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器，包括悬浮芯D型光纤、单模光纤和微流控微管谐振腔，所述单模光纤与悬浮芯D型光纤之间通过光纤熔接进行拼接，所述单模光纤内的第一纤芯和所述悬浮芯D型光纤内的第二纤芯对齐，通过激光微加工和侧面抛光将第二纤芯由两端向中间逐渐抛光变细成D型，所述微流控微管谐振腔置于所述第二纤芯抛光面上，且所述微流控微管谐振腔的纵向与所述悬浮芯D型光纤纵向垂直，并与所述第二纤芯抛光面平行。本技术传感器集微流控光学与回音壁模式谐振腔卓越性能于一体，不易碎，其鲁棒性、抗环境干扰能力、可移植性和重复性较强，且折射率传感的测量范围广(1.3000～1.8000)。技术研发人员：万静,高立早,惠永祥,宋香香,石正,蒙列受保护的技术使用者：南京邮电大学技术研发日：20231130技术公布日：2024/7/25