[发明专利]一种信号集成光微流传感器

说明书

本发明适用于传感器技术领域，提供了一种信号集成光微流传感器；包括：一根微纳石英毛细管和多根结构相同的微纳光纤；多根所述微纳光纤围绕着微纳石英毛细管设置；多根所述微纳光纤和微纳石英毛细管保持平行的位置关系设置，且多根所述微纳光纤和微纳石英毛细管封装在一起；其中，所述微纳石英毛细管包括：第一微管端区、第二微管端区、第一微管锥区、第二微管锥区和微管均匀区，所述第一微管锥区和所述第二微管锥区分别位于所述微管均匀区的两端，所述第一微管端区位于所述第一微管锥区的外端，所述第二微管端区位于所述第二微管锥区的外端。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体是一种信号集成光微流传感器。

背景技术

光微流传感器既结合了微流系统在样品消耗量低、样品处理便宜、高信噪比、 高通量的特点，又结合了光学传感器灵敏度高、兼容性好、功耗低的特点，在医学检测、生化测量等方面具有很好的发展潜力。在集成化和小型化的大发展趋势下，光微流传感器由于结构尺寸小、传感性能优越，更是展现了不可取代的优势。基于传感器的检测技术，需要多次检测来获得更准确的测量结果，因此对传感器的集成被提上日程。除了功能集成来实现多指标多参数的同时测量外，同一参量的同一指标，尤其是对同一样品的多次同时测量也至关重要。

目前，基于光微流传感器的集成实现单一参量的单一指标的多次同时检测方式有很多种。最简单的方式是，设计微流控芯片包含多个测量单元，在每个测量单元中分别单独引入光学检测结构。芯片结构实现样品的分流和处理，多路同时测量减少了时间消耗，但是这种集成基本属于简单的物理集成，无论是在成本上、样品消耗上、系统容积上都没有革命性改善。由于光学结构与芯片在材料上兼容性差，这种方式能达到的检测精度有限，在应用上有很大的局限性。本身具有微孔结构的光波导就无需借助其它结构便可直接形成光微流传感器，例如光子晶体、液芯光波导等，天然的多孔结构，样品消耗低至飞克量级，光与物质强烈的相互作用，使得灵敏度很高，测量能力大幅度提升。光波导本身可以直接实现集成则将更具优势。微纳光纤与微管垂直相互作用形成的谐振环光微流传感器既可以实现，即多根平行微纳光纤与一根微管组成多个谐振环光微流传感器实现多路同时检测。这样集成的谐振环光微流传感器结构简单，样品消耗与单一传感器相同。但是，这种结构本身光信号易受到外界干扰，检测过程对周围环境要求极高。若将该传感器结构封装起来，其品质因子将受到很大影响，从而降低检测能力。

不同形式的光微流传感器具有不同的集成能力，并且集成形式和优缺点各有不同，但是在光学器件层面实现传感器的集成具有很强的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信号集成光微流传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种信号集成光微流传感器，包括：一根微纳石英毛细管和多根结构相同的微纳光纤；多根所述微纳光纤围绕着微纳石英毛细管设置；多根所述微纳光纤和微纳石英毛细管保持平行的位置关系设置，且多根所述微纳光纤和微纳石英毛细管封装在一起；

其中，所述微纳石英毛细管包括：第一微管端区、第二微管端区、第一微管锥区、第二微管锥区和微管均匀区，所述第一微管锥区和所述第二微管锥区分别位于所述微管均匀区的两端，所述第一微管端区位于所述第一微管锥区的外端，所述第二微管端区位于所述第二微管锥区的外端；

其中，多根所述微纳光纤上均设置有第一微光纤端区、第二微光纤端区、第一微光纤锥区、第二微光纤锥区和微光纤均匀区；上述各区构成光信号通路，所述第一微光纤锥区和所述第二微光纤锥区分别位于所述微光纤均匀区的两端，所述第一微光纤端区位于所述第一微光纤锥区的外端，所述第二微光纤端区位于所述第二微光纤锥区的外端；多个组成结构相同的微纳光纤构成多个独立的光信号通路。

作为本发明进一步的方案：第一微光纤端区和所述第二微光纤端区用于光信号的输入和输出，多根所述微纳光纤的第一微光纤锥区与所述第一微管锥区或第二微光纤锥区与所述第二微管锥区并排平行紧密结合，分别实现多组高阶模式的激发与耦合。