[實用新型]一種具有微流通道的陣列波導光柵傳感器

有效

• 申請號: 202020930903.0
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN212780508U
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 姜英琦;郎婷婷;俞雯婕
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種具有微流通道的陣列波導光柵傳感器，主要由寬帶光源、輸入波導、輸入自由傳輸區、帶有微流通道的陣列波導、輸出自由傳輸區、輸出波導和光探測器陣列構成；從寬帶光源發出的光依次經過輸入波導、輸入自由傳輸區、帶有微流通道的陣列波導、輸出自由傳輸區后不同波長的光聚焦到各個輸出波導，并由光電探測器陣列接收，獲得不同波長的光功率；當待測液體注入微流通道時，獲得的光功率數值會發生改變，從而反推獲得待測液體的折射率，實現實時監測。該傳感器具有靈敏度高、測量準確、體積小等優點，可廣泛應用于其他生物化學方面、或醫學方面的檢測領域。

技術領域

本實用新型專利是一種基于陣列波導光柵和非晶硅所集成的敏感光學傳感器設計。

背景技術

陣列波導光柵(Arrayed-Waveguide Grating，AWG)是密集型波分復用(DWDM)系統中關鍵器件之一，常用于波分復用WDM系統中的光復用。陣列波導光柵具有波長分辨率高、通道數大、插入損耗和串擾小、制作成本低等優點。

微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸為數十到數百微米)處理或操縱微小流體的系統所涉及的科學和技術，是一門涉及化學、流體物理、微電子、新材料、生物學和生物醫學工程的新興交叉學科，檢測速度快、操作簡便、體小、便于攜帶。

與一般的光柵傳感器相比，如“一種實時監測流水溫度和折射率的裝置CN203857986U”本方案所設計的微流控分析效率高，許多分析過程可以在數分鐘內完成；樣品和試劑消耗量少，能源消耗也很低；易于集成化、便攜化，操作簡便，更易實現自動化。

微流控芯片的這些優點為其在在生物醫學、高通量藥物合成篩選、農作物的優選優育、環境檢測和保護、衛生免疫、司法鑒定、生物戰劑的檢測和天體生物學研究等眾多領域的應用提供了廣闊的前景。

除此之外，陣列波導光柵易于光纖耦合，并與半導體激光器、光放大器等有源器件結合，實現集成。

實用新型內容

針對現有技術中的一些不足，本實用新型提供一種具有高靈敏度的光學傳感器的設計。

為了實現上述目的，本實用新型所采取的技術方案是：

一種具有微流通道的陣列波導光柵傳感器，由寬帶光源(6)、輸入波導(1)、輸入自由傳輸區(2)、陣列波導(3)、微流通道(8)、輸出自由傳輸區(4)、輸出波導(5)、光電探測器陣列(7)構成；從寬帶光源(6)發出的光依次經過輸入波導、輸入自由傳輸區、帶有微流通道的陣列波導、輸出自由傳輸區、后不同波長的光聚焦到各個輸出波導，并由光電探測器陣列接收，獲得不同波長的光功率；當待測液體(9)注入微流通道(8)時，獲得的光功率數值會發生改變，從而反推獲得待測液體(12)的折射率，實現實時監測。

本實用新型所述的寬帶光源(6)和光電探測器陣列的工作波段是1500nm至1600nm。

本實用新型所述的一種具有微流通道的陣列波導光柵傳感器所述的微流通道(8)包含了進樣通道(10)、主體通道層(11)、出樣通道(12)、底部結構(13)；所述的進樣通道(10)和主體通道層(11) 相連，主體通道層(11)和出樣通道(12)相連。

本實用新型所述的一種具有微流通道的陣列波導光柵傳感器，所述的輸入自由傳輸區(2)和輸出自由傳輸區(4)的結構為羅蘭圓結構，長度為3500微米，所述的陣列波導(3)數目為205，陣列波導間距為8微米，所述的輸出波導(5)數目為16。

本實用新型所述的一種具有微流通道的陣列波導光柵傳感器，所述的輸入波導(1)、輸入自由傳輸區(2)、陣列波導(3)、微流通道 (8)、輸出自由傳輸區(4)、輸出波導(5)均基于二氧化硅波導結構，波導寬度和高度均為6微米。

本實用新型所具有的特點優勢為靈敏度高、測量準確、體積小、易于操作，可廣泛應用于其他生物化學方面、或醫學方面的檢測領域。

附圖說明