[發(fā)明專利]基于分布式光纖放大器的拉曼微痕檢測(cè)儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711433630.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN108226128A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒強(qiáng);莫申童;薛濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/65
• 分類號(hào): G01N21/65
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種基于分布式光纖放大器的拉曼微痕檢測(cè)儀，包括拉曼光譜顯示模塊、激光器模塊、透鏡模塊、拉曼透鏡、表面增強(qiáng)探針五個(gè)部分，其中，拉曼光譜顯示模塊，采用CCD探測(cè)器，用來(lái)顯示采集來(lái)的拉曼光譜信息，并將已經(jīng)測(cè)試的拉曼光譜信息導(dǎo)出；激光器模塊，用于生成激光，采用分布式拉曼放大器；拉曼透鏡，用來(lái)將激光匯聚到打在表面增強(qiáng)探針；表面增強(qiáng)探針直接與微量物品的接觸檢測(cè)，其主體為光纖，在光纖表面通過表面沉積技術(shù)形成有納米金屬銀涂層，可達(dá)到對(duì)微量級(jí)待測(cè)樣品的拉曼光譜的采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微痕樣品的快檢技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及拉曼微痕檢測(cè)儀。

背景技術(shù)

隨著納米材料制備技術(shù)和微納米加工技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用納米技術(shù)進(jìn)行生化傳感的研究，其理論和應(yīng)用研究日趨成熟。因此，結(jié)合納米材料介質(zhì)的光纖結(jié)構(gòu)傳感研究有望突破傳統(tǒng)光纖傳感技術(shù)的束縛，拓展光纖傳感技術(shù)在生物、化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

分布式光纖拉曼放大器具有非常低的噪聲系數(shù)，在光纖通信鏈路中使用分布式光纖拉曼放大器的光信噪比(OSNR)比使用摻餌光纖放大器(EDFA)高4dB～5dB，因此可大大延長(zhǎng)最大無(wú)電再生中繼傳輸距離，或者更加適用于更高速率的光信號(hào)中繼放大。然而，當(dāng)光纖拉曼放大器的開關(guān)增益較高時(shí)，拉曼放大器的后向雙瑞利散射噪聲(DRB，后面簡(jiǎn)稱瑞利噪聲)水平會(huì)超過自發(fā)輻射噪聲(ASE)水平，成為主要噪聲源，嚴(yán)重影響通信信號(hào)質(zhì)量。

近年來(lái)，社會(huì)上出現(xiàn)了新一代高靈敏度的共焦顯微拉曼光譜儀，使得在表面拉曼光譜取得一些重大進(jìn)展，單分子的表面增強(qiáng)拉曼散射光譜被稱為在該領(lǐng)域的一個(gè)重要突破。但是，在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究中，傳統(tǒng)的生物傳感器體積較大，僅能用于組織、細(xì)胞懸液等的測(cè)量，當(dāng)檢測(cè)樣品的尺寸縮小到微米級(jí)時(shí)，如檢測(cè)活細(xì)胞或其它亞細(xì)胞組分時(shí)，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、無(wú)干擾地測(cè)量樣品內(nèi)化學(xué)和自然成分變得極為困難。而且，傳統(tǒng)的拉曼光譜儀一般包含非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但是由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，使得信號(hào)采集效率和耦合效率低下，導(dǎo)致檢測(cè)準(zhǔn)確度不高、體積龐大、成本高、應(yīng)用范圍受限。因此，如何實(shí)現(xiàn)一種快捷輕便、結(jié)構(gòu)小巧的新型拉曼激光器的微痕檢測(cè)儀，已經(jīng)成為函待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

隨著新技術(shù)、新工藝的發(fā)展，制造納米光纖探針和納米敏感材料的技術(shù)逐步成熟，運(yùn)用納米光纖探針和納米級(jí)的識(shí)別元件檢測(cè)微環(huán)境中的生物、化學(xué)物質(zhì)成為可能。運(yùn)用這種高度局部化的分析方法，能夠使監(jiān)測(cè)微環(huán)境(如:細(xì)胞、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu))中各成分濃度的漸變以及其在空間的不均一性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于分布式光纖放大器的高靈敏度的拉曼微痕檢測(cè)儀，改進(jìn)探針制作工藝，并把表面增強(qiáng)探針與檢測(cè)儀本體結(jié)合到一起，通過表面增強(qiáng)探針檢測(cè)待測(cè)的微痕樣品，激光器發(fā)出激光，獲得拉曼信號(hào)，進(jìn)而傳輸?shù)綑z測(cè)儀本體中的拉曼光譜顯示模塊。技術(shù)方案如下：

一種基于分布式光纖放大器的拉曼微痕檢測(cè)儀，包括拉曼光譜顯示模塊、激光器模塊、透鏡模塊、拉曼透鏡、表面增強(qiáng)探針五個(gè)部分，其中，

拉曼光譜顯示模塊，采用CCD探測(cè)器，用來(lái)顯示采集來(lái)的拉曼光譜信息，并將已經(jīng)測(cè)試的拉曼光譜信息導(dǎo)出；

激光器模塊，用于生成激光，采用分布式拉曼放大器；

拉曼透鏡，用來(lái)將激光匯聚到打在表面增強(qiáng)探針；

表面增強(qiáng)探針直接與微量物品的接觸檢測(cè)，其主體為光纖，在光纖表面通過表面沉積技術(shù)形成有納米金屬銀涂層，可達(dá)到對(duì)微量級(jí)待測(cè)樣品的拉曼光譜的采集；表面增強(qiáng)探針的制作方法如下：

1)選取實(shí)心光纖；

2)通過電化學(xué)方法對(duì)實(shí)心光纖表面進(jìn)行粗糙化處理；

3)使得Ag涂覆在經(jīng)過粗糙化處理的實(shí)心光纖表面，形成納米級(jí)的突起。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：