[發明專利]正交偏振光纖生物折射率傳感器及其檢測方法

有效

• 申請號: 201310638328.1
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103604777A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 郭團;關柏鷗;劉譽;劉甫
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

1.正交偏振光纖生物折射率傳感器，包括通過光纖依次連接的寬帶光源、起偏器、偏振控制器和傳感器探頭，其特征在于，還包括正交偏振解調處理單元；

所述傳感器探頭包括用于微量生物溶液注入和排出控制的微流控芯片，及置于微流控芯片的微流通道內的傾斜光纖光柵；

所述正交偏振解調處理單元包括光纖偏振分束器、第一光譜探測器、第二光譜探測器及光譜差分模塊；所述傳感器探頭通過光纖偏振分束器分別與第一光譜探測器和第二光譜探測器的輸入端連接，所述第一光譜探測器和第二光譜探測器的輸出端分別與光譜差分模塊連接。

2.根據權利要求1所述的正交偏振光纖生物折射率傳感器，其特征在于，所述寬帶光源輸出光譜為1500至1620nm，所述寬帶光源輸出光譜的范圍與傾斜光纖光柵光譜匹配。

3.根據權利要求1所述的正交偏振光纖生物折射率傳感器，其特征在于，所述傾斜光纖光柵的傾角大于10度，軸向為長度小于10mm。

4.根據權利要求1所述的正交偏振光纖生物折射率傳感器，其特征在于，所述微流控芯片的微流通道長為20mm，寬度和高度為150至1000μm。

5.根據權利要求1所述的正交偏振光纖生物折射率傳感器，其特征在于，所述微流控芯片中包括多個微流通道。

6.基于權利要求1至5中任一項所述的正交偏振光纖生物折射率傳感器的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）傳感器探頭微流控芯片的微流通道內注入生物溶液，傾斜光纖光柵感測生物溶液；

（2）寬帶光源輸出入射光，入射光經過起偏器后轉變成偏振光，偏振控制器將偏振光的偏振方向調節成與傾斜光纖光柵側向寫入方向一致；

（3）與傾斜光纖光柵側向寫入方向一致的偏振光輸入到正在感測生物溶液的傾斜光纖光柵，偏振光經過傾斜光纖光柵后，形成具有兩個相互正交偏振態的透射偏振光，然后輸入到光纖偏振分束器；

（4）光纖偏振分束器將接收到的透射偏振光的兩個正交偏振態分離開；

（5）正交偏振解調處理單元中的第一光譜探測器、第二光譜探測器分別探測偏振光的兩個偏振態的透射譜信息，然后通過光譜差分模塊對兩個偏振態的透射譜信息進行光譜差分，得到兩個正交偏振態的差分譜，通過差分譜的最高階包層模和纖芯模分別得出生物溶液的折射率和溫度變化信息。

7.根據權利要求6所述的正交偏振光纖生物折射率傳感器的檢測方法，其特征在于，所述步驟（1）中生物溶液注入到微流控芯片微流通道內的流速通過微流泵控制。

8.根據權利要求6所述的正交偏振光纖生物折射率傳感器的檢測方法，其特征在于，所述偏振光兩個正交的偏振態指的P偏振態和S偏振態；所述P偏振態指的是平行于光柵寫入方向的偏振光分量，S偏振態指的是垂直于光柵寫入方向的偏振光分量。

9.根據權利要求6所述的正交偏振光纖生物折射率傳感器的檢測方法，其特征在于，所述步驟（5）中兩個正交偏振態的差分譜中包括折射率和溫度信息；所述折射率信息為兩個正交的偏振態的差分譜的最高階包層模的強度變化信息；溫度信息為兩個正交的偏振態的差分譜的纖芯模波長變化信息。

10.根據權利要求6所述的正交偏振光纖生物折射率傳感器的檢測方法，其特征在于，所述步驟（2）中入射偏振光平行或垂直于傾斜光纖光柵寫入方向的偏振方向根據傾斜光纖光柵透射譜的包層模峰值譜形來判斷；當無偏振光注入傾斜光纖光柵時，其透射譜每個包層模譜形呈現為兩個鈍化的峰值，當偏振光注入，傾斜光柵透射譜的每個包層模譜形則呈現為單一峰值光譜；通過調節入射偏振光平行或垂直于光纖光柵寫入的方向，將傾斜光纖光柵包層模透射譜從一側單峰極值調制為另一位置的單峰極值，當包層模透射譜從一側單峰極值調制為另一位置的單峰極值，偏振方向調制完成。