【技术实现步骤摘要】
一种基于片上密集型波导的纳米颗粒传感器及其传感方法
本专利技术涉及纳米颗粒传感技术，具体涉及一种基于片上密集型波导的纳米颗粒传感器及其传感方法。
技术介绍
目前国土安全、环境监测和早期诊断等相关领域都急需可以实现纳米尺度颗粒的原位、快速、超灵敏和可重复性的检测平台。在各种传感器中，光学倏逝场传感器由于很多独特的优势，比如高灵敏度、无需标记与非侵入性等，吸引了越来越多人的注意。近年来，相关研究主要聚集在探索新机制来提高传感器的灵敏度。例如，利用微腔中的奇异点或者结合等离激元增强效应将传感器的灵敏度提高到单个生物分子和单原子水平的检测。纳米光纤利用暗场中的光弹性散射概念甚至将探测极限降低至量子噪声水平。虽然这些传感器的灵敏度已经超过目前应用的需求，但是以下几个方面严重阻碍了他们的实际应用的推广：1.微纳尺度的谐振腔的传感面积极小，因此需要非常长的时间去捕获和表征纳米颗粒。虽然纳米光纤线圈和阵列可以增加探测面积，但是纳米光纤轴向的低均匀度、难以与微流集成以及相关的纳米光纤固定装置都限制了这种传感器的实际应用。2.微腔和等离激元谐振腔中的高功率密度会对生物分子具有光破坏作...
【技术保护点】
1.一种基于片上密集型波导的纳米颗粒传感器，其特征在于，所述纳米颗粒传感器包括：基底、单根波导、光源装置、第一和第二光纤波导耦合器、光电探测器、数据采集卡和计算机；其中，所述单根波导在不会产生耦合的条件下以最大密度绕在基底上表面的平面上，缠绕形成的形状的曲率半径大于5μm，以降低光的损耗，从而在基底的表面形成密集型波导；在单根波导的一端设置第一光纤波导耦合器，在单根波导的另一端设置第二光纤波导耦合器；所述光电探测器连接至数据采集卡；所述数据采集卡连接至计算机；所述光源装置发出探测光，经第一光纤波导耦合器进入密集型波导，经密集型波导透射后，透射光经第二光纤波导耦合器由光电探测...
【技术特征摘要】
1.一种基于片上密集型波导的纳米颗粒传感器，其特征在于，所述纳米颗粒传感器包括：基底、单根波导、光源装置、第一和第二光纤波导耦合器、光电探测器、数据采集卡和计算机；其中，所述单根波导在不会产生耦合的条件下以最大密度绕在基底上表面的平面上，缠绕形成的形状的曲率半径大于5μm，以降低光的损耗，从而在基底的表面形成密集型波导；在单根波导的一端设置第一光纤波导耦合器，在单根波导的另一端设置第二光纤波导耦合器；所述光电探测器连接至数据采集卡；所述数据采集卡连接至计算机；所述光源装置发出探测光，经第一光纤波导耦合器进入密集型波导，经密集型波导透射后，透射光经第二光纤波导耦合器由光电探测器接收；光电探测器将光信号转换为电信号后，传输至数据采集卡进行模数转换后，将数据传输至计算机进行数据均值滤波处理并提取传感信号；当附着在密集型波导表面的纳米颗粒位于密集型波导的波导模式的倏逝场范围内时，探测光被纳米颗粒散射或吸收，透射功率产生一个急剧下降的台阶信号，这个台阶信号编码了纳米颗粒的大小信息，计算机通过识别台阶信号判断纳米颗粒有无，并得到纳米颗粒的大小信息。2.如权利要求1所述的纳米颗粒传感器，其特征在于，所述基底和波导采用对探测光损耗小的材料。3.如权利要求1所述的纳米颗粒传感器，其特征在于，所述单个波导的横截面的宽和高均为百纳米。4.如权利要求1所述的纳米颗粒传感器，其特征在于，所述第一和第二光纤波导耦合器采用光栅、光纤棱镜或者光纤锥-波导上下接触式耦合器。5.如权利要求1所述的纳米颗粒传感器，其特征在于，所述光源装置包括激光器和函数发生器，激光器发出激光，经函数发生器形成光强稳定并具有设定形状和频率的探测光。6.一种基于片上密集型波导的纳米颗粒传感方法，其特征在于，所述传感方法包括以下步骤：1)光源装置发出探测光，经第一光纤波导耦合器进入密集型波导；经密集型波导透射后，透射光经第二光纤波导耦合器由光电探测器接收；2)光电探测器将光信号转换为电信号后，传输至数据采集卡进行模数转换采集；然后将数据传输...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖云峰，唐水晶，俞骁翀，龚旗煌，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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