[發明專利]一種空芯光子晶體光纖及利用該光纖的光譜測量裝置

無效

• 申請號: 200810065104.5
• 申請日: 2008-01-02
• 公開（公告）號: CN101251616A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 閆培光;阮雙琛;張敏;郭春雨;邢鳳飛
• 申請（專利權）人: 深圳大學;閆培光;阮雙琛;張敏;郭春雨;邢鳳飛
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G01N21/64
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標事務所
• 代理人: 曲家彬

技術領域

本發明涉及一種空芯光子晶體光纖及利用該光纖的光譜測量裝置，具體地涉及一種雙包層空芯光子晶體光纖和利用該雙包層空芯光子晶體光纖進行泵浦樣品和收集光譜從而進行物質測量的光譜測量裝置。

背景技術

熒光測量在許多生物學(葉綠素和類胡蘿卜素)、生物醫學(熒光病變診斷)和環境科學應用中是非常必要的一種手段。因為熒光能量比激發光能量要小，對于大多數熒光應用來說，產生的熒光能量只占激發光能量的3％左右，而且一般都是散射光，所以熒光測量通常需要高靈敏度的光譜儀，同時對熒光的收集和傳導也直接影響光譜儀數據測量的準確度。目前的熒光光譜儀測量裝置普遍要求高靈敏度高精準的光譜儀，通過多根實芯光纖組成的光纖束來對熒光進行收集和傳導，該類熒光光譜儀測量裝置通過對被測物質進行激光激發后產生熒光能量，但收集到的熒光能量很少，熒光在傳導過程中易產生色散損耗，導致靈敏度低、測量數據不準確。實芯光纖束在傳輸過程中易產生大量背景噪聲，影響測量靈敏度，當激發光為脈沖波時，波形不易保持，呈現出高非線性，同樣影響測量靈敏度。同時，對于一些混合物中某單個組分的測量，一般的現有熒光光譜儀測量裝置還不能解決組分之間的干擾問題，使得光譜數據分析難度大，測量不準確。另外，對于一些單一性低，組分及含量分布不均勻的樣品，需同時對樣品進行多點取樣測量，現有熒光光譜儀測量裝置也不能實現。

發明內容

本發明的目的是克服現有熒光光譜儀測量裝置熒光能量收集困難，易產生色散損耗和背景噪聲，靈敏度低、測量數據不準確等缺點，提供一種雙包層空芯光子晶體光纖，一種利用該雙包層空芯光子晶體光纖進行泵浦樣品和收集光譜從而進行物質測量的光譜測量裝置，一種利用該雙包層空芯光子晶體光纖對混合物中單個組分進行單獨測量的光譜測量裝置，一種利用該雙包層空芯光子晶體光纖對樣品進行多點測量的光譜測量裝置，以實現各種生化及醫用樣品包括醫學中血氧含量等樣品數據的測定。

本發明通過以下技術方案來實現發明目的：

一種空芯光子晶體光纖，中間為空芯層，同軸徑向設置有內空氣孔陣列層、外圓環包層和涂覆層，在內空氣孔陣列層外設置有內圓環包層，在內圓環包層和外圓環包層之間設置有外空氣孔陣列層，所述內空氣孔陣列層、內圓環包層、外空氣孔陣列層和外圓環包層都采用同一種材料，所述內圓環包層的壁厚是內空氣孔陣列層和外空氣孔陣列層中空氣孔壁厚的100倍以上。

一種利用空芯光子晶體光纖的選擇性光譜測量裝置，該裝置包括激光發射源、光隔離器、二色鏡、耦合物鏡、空芯光子晶體光纖和光譜儀，在激光發射源發射的激光光路上依次設置光隔離器和二色鏡，使激光通過光隔離器后以45度入射角入射到二色鏡上，在激光經二色鏡的反射光路上依次設置耦合物鏡、空芯光子晶體光纖，空芯光子晶體光纖一端與耦合物鏡相連，另一端連接樣品，光譜儀設置在沿激光經二色鏡的反射光路的相反方向上，位于二色鏡的后方。

一種利用空芯光子晶體光纖的多點光譜測量裝置，包括激光發射源、光開關、光纖耦合器、多模光纖和光譜儀，激光發射源發出激光由光纖傳導并接入光開關，光纖耦合器連接光開關接出端和3至5根多模光纖，多模光纖連接樣品，光譜儀與光纖耦合器通過光纖連接，所述多模光纖連接樣品的一端接有一段空芯光子晶體光纖，空芯光子晶體光纖中內圓環的直徑小于多模光纖的纖芯直徑，空芯光子晶體光纖與樣品連接。

所述的一種雙包層結構的空芯光子晶體光纖，中間為纖芯，它傳導由內空氣孔陣列層所限定的處于光子帶隙內的光，內圓環的壁厚遠大于內空氣孔陣列層和外空氣孔陣列層中空氣孔壁的厚度，至少為100倍以上，內空氣孔陣列層和外空氣孔陣列層的折射率均小于內圓環的折射率，以形成波導條件，從而確保激發樣品后的散射光或熒光能夠在內圓環內傳輸。外空氣孔陣列層的空氣孔為大空氣孔陣列，孔徑大于內空氣孔陣列層中空氣孔孔徑，內空氣孔陣列層、內圓環包層、外空氣孔陣列層和外圓環包層都采用同一種材料，涂覆層的折射率高于該種材料的折射率，起到剝離外圓環包層內傳輸光并且增加光纖柔韌性的作用。