[發明專利]物質光學特性的檢測系統

無效

• 申請號: 201010177602.6
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN101825493A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 徐林;徐劍秋;張帥一;徐茸茸
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01M11/02;G01N1/28
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及物質光學特性測量，特別是一種物質光學特性的檢測系統。

背景技術

熒光是物質分子接受光子能量被激發后，從激發態的最低振動能級返回基態時發射出的光。熒光分析法具有靈敏度高、選擇性好的優點。熒光光譜具有如下特征：熒光波長總是大于激發光波長、熒光光譜的形狀與激發波長無關、熒光光譜與激發光譜存在“鏡像對稱”關系。能夠發射熒光的物質應同時具備的兩個條件：物質分子必須有強的紫外～可見吸收；物質分子必須有一定的熒光效率。

熒光分析法目前還主要用于無機物和有機物的定量分析，在定性分析、結構分析及作為某些研究領域的手段也日漸增多，具有較為廣闊的應用前景。熒光法常被用于定性和定量分析，但其定量應用更為廣泛。可采用的定量分析方法有：標準曲線法、比例法、聯立方程式法。

熒光測量通常需要高靈敏度的光譜儀，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。所以，對于有些基質中特定離子很難激發出高強度的熒光，從而影響了定量熒光測量分析。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種物質光學特性的檢測系統，該系統結構簡單，成本低廉，易于推廣使用。

本發明的技術解決方案如下：

一種物質光學特性的檢測系統，特點在于其構成包括半導體泵浦源，沿該半導體泵浦源的激光輸出方向依次是整形及耦合裝置、二向色鏡和光纖，所述的二向色鏡與光路呈45°放置，所述的光纖靠近所述的二向色鏡一端為平面稱為近端平面，另一端為斜面稱為遠端斜面，待測物質液體小球置于所述的光纖的遠端斜面上，在所述二向色鏡的反射方向依次是準直透鏡和光譜分析儀；所述的半導體泵浦源發射的泵浦光的中心波長與待測物質吸收波長重疊；所述的半導體泵浦源發射的泵浦光通過整形及耦合裝置后聚焦到所述的光纖的近端平面，所述的待測物質液體小球在所述的半導體泵浦源發射的泵浦光的激發下產生熒光并放大，該熒光由所述的光纖的遠端斜面輸入、光纖近端平面輸出，經所述的二向色鏡反射經準直透鏡準直輸入所述的光譜分析儀。

所述的待測物質液體小球制備方法如下：將待測物質表面清洗干凈，滴少量折射率n＞1.5有機溶劑液滴在待測物質的表面，超短脈沖激光器輸出的脈寬為皮秒量級的超短脈沖激光經聚焦系統聚焦在待測物質的表面，將待測物質打成少量納米顆粒并分散在有機溶劑里形成待測物質液體小球。

所述的二向色鏡是具有對半導體泵浦源輸出的泵浦光有極高透過率，而對從光纖端面輸出的熒光具有極高反射率的鏡片。

所述的放置液體小球的光纖的端面為斜面。半導體激光泵浦源耦合輸入的光纖端為平面，這樣易于得到高效率的耦合輸入及輸出，而放置液體小球的光纖端面為斜面，通過光纖斜面與液體小球的近場耦合可以在液體小球(107)內直接激發出回音壁模式(whispering?gallerymode，簡稱WG模式)。

通過表明張力形成的液體小球或半球作為光學介電微球諧振腔，該微球腔由于其極高的品質因數和極小的模式體積使其可以應用于要求極細線寬、極高能量密度和高亮或極細微探測能力的場合。微球腔的特性來源于其獨特的回音壁模式(whispering?gallery?mode，簡稱WG模式)：光波在微球內表面上不斷進行全反射，從而被約束在求內并沿球的大圓繞行。當光波繞行一周后滿足相位匹配條件熒光即可實現光波疊加得到增強。

本發明的技術效果：

1、本發明利用具有高折射率有機溶劑液體通過表面張力形成的液體小球，作為光學介電微球諧振腔，該微球腔由于其極高的品質因數和極小的模式體積使其可以應用于要求極細線寬、極高能量密度和高亮度或極細微探測能力的場合。光波在微球內表面上不斷進行全反射，從而被約束在球內并沿球的大圓繞行，當光波繞行一周后滿足相位匹配條件的熒光即可實現光波疊加得到增強。

2、所述的半導體泵浦源的輸出只需微瓦量級即可。

3、本發明檢測系統具有結構簡單，熒光光譜強，易于檢測等特點。

附圖說明

圖1是本發明物質光學特性的檢測系統結構示意圖。

圖2是本發明制備含有納米顆粒待測物質的液體小球的裝置光路示意圖。

圖3是待測物質的熒光光譜圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。