[發(fā)明專利]基于彎曲波導(dǎo)傳輸損耗的折射率檢測傳感器、芯片及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110004124.7
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112816411B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷誠;嚴(yán)若鵬;楊婧靚;劉勝
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/41
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

1.一種基于彎曲波導(dǎo)傳輸損耗的折射率檢測傳感器，用于檢測液體的折射率，其特征在于，包括：

激光發(fā)射部，發(fā)射激光；

傳輸光纖，與所述激光發(fā)射部相連，接受發(fā)射的激光并進(jìn)行傳輸；

微流控芯片，包括：基板，和設(shè)置在所述基板中的光纖導(dǎo)槽、彎曲波導(dǎo)、樣品通道、空腔以及空氣透鏡；所述光纖導(dǎo)槽用于固定所述傳輸光纖的傳輸端；所述彎曲波導(dǎo)為圓弧形，入口端與所述傳輸光纖的傳輸端相連通；所述樣品通道位于所述彎曲波導(dǎo)的一側(cè)，主體區(qū)域沿著所述彎曲波導(dǎo)延伸方向延伸，用于裝載待測液體；所述空腔設(shè)置在所述彎曲波導(dǎo)的另一側(cè)，且主體區(qū)域覆蓋所述彎曲波導(dǎo)的另一側(cè)；空氣透鏡與所述彎曲波導(dǎo)出口端相對應(yīng)，對從該彎曲波導(dǎo)出口端射出的光線進(jìn)行準(zhǔn)直；以及

光功率計，與所述空氣透鏡相對向，通過測量所述空氣透鏡準(zhǔn)直后的光線的功率，得到反映所述待測液體折射率的光功率數(shù)據(jù)，

其中，所述彎曲波導(dǎo)是半徑為r1的90°圓弧；所述樣品通道的主體區(qū)域貼合所述彎曲波導(dǎo)設(shè)置，為半徑r2的90°圓弧；所述空腔是形成在所述基板上半徑為r3的90°扇形中空區(qū)域；

所述彎曲波導(dǎo)與所述樣品通道和所述空腔均為透明結(jié)構(gòu)；

所述彎曲波導(dǎo)的折射率高于所述待測液體和所述空腔內(nèi)氣體；

入射激光從所述傳輸光纖射入所述彎曲波導(dǎo)后，在所述彎曲波導(dǎo)-所述待測液體和所述彎曲波導(dǎo)-所述空腔折射率突變的兩個界面上發(fā)生多次反射和折射，最后從彎曲波導(dǎo)的出口端射出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于彎曲波導(dǎo)傳輸損耗的折射率檢測傳感器，其特征在于：

其中，所述樣品通道的主體區(qū)域截面寬度為所述彎曲波導(dǎo)的兩倍，所述樣品通道的兩端分別設(shè)有樣品注入口和樣品出口。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于彎曲波導(dǎo)傳輸損耗的折射率檢測傳感器，其特征在于：

其中，所述空腔內(nèi)氣體為空氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于彎曲波導(dǎo)傳輸損耗的折射率檢測傳感器，其特征在于：

其中，r1≥600μm，r2＝r1+50～100μm，r3＝r1-50～100μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于彎曲波導(dǎo)傳輸損耗的折射率檢測傳感器，其特征在于：

其中，所述基板為透明結(jié)構(gòu)，所述傳輸光纖為單模光纖。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于彎曲波導(dǎo)傳輸損耗的折射率檢測傳感器，其特征在于，還包括：

計算部，與所述光功率計通信相連，根據(jù)已標(biāo)定的折射率與光功率之間的定量關(guān)系，基于檢測出的光功率計算出所述待測液體的折射率。

7.一種基于彎曲波導(dǎo)傳輸損耗的微流控芯片，用于檢測液體的折射率，其特征在于，包括：

基板，和設(shè)置在所述基板中的光纖導(dǎo)槽、彎曲波導(dǎo)、樣品通道、空腔以及空氣透鏡；

其中，所述光纖導(dǎo)槽用于固定傳輸光纖的傳輸端；所述彎曲波導(dǎo)為圓弧形，入口端與所述傳輸光纖的傳輸端相連通；所述樣品通道位于所述彎曲波導(dǎo)的一側(cè)，主體區(qū)域沿著所述彎曲波導(dǎo)延伸方向延伸，用于裝載待測液體；所述空腔設(shè)置在所述彎曲波導(dǎo)的另一側(cè)，且主體區(qū)域覆蓋所述彎曲波導(dǎo)的另一側(cè)；空氣透鏡與所述彎曲波導(dǎo)出口端相對應(yīng)，對從該彎曲波導(dǎo)出口端射出的光線進(jìn)行準(zhǔn)直，

所述彎曲波導(dǎo)是半徑為r1的90°圓弧；所述樣品通道的主體區(qū)域貼合所述彎曲波導(dǎo)設(shè)置，為半徑r2的90°圓弧；所述空腔是形成在所述基板上半徑為r3的90°扇形中空區(qū)域；

所述彎曲波導(dǎo)的折射率高于所述待測液體和所述空腔內(nèi)氣體。