一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法技术方案

一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注到双芯光子晶体光纤的空气孔中，将所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，将所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至光谱仪模块中进行后续分析，能够有效地过滤背景激光，并具有微流控和增强荧光激发的功能，有利于在仅仅消耗少量样品的条件下就能够获得较好的检测效果。好的检测效果。好的检测效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法


[0001]本专利技术涉及荧光探测术，特别是一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注到双芯光子晶体光纤的空气孔中，将所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，将所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至光谱仪模块中进行后续分析，能够有效地过滤背景激光，并具有微流控和增强荧光激发的功能，有利于在仅仅消耗少量样品的条件下就能够获得较好的检测效果。

技术介绍

[0002]荧光检测技术是一种极具价值的定性与定量分析工具，具备高灵敏度与低干扰等优点，并因此在临床医学、生物化学、食品安全与环保等领域具有越来越广泛的应用前景，具体包括核酸检测中的实时荧光定量PCR、帕金森病症监测中的生物分子探针以及海洋污染监测中的深水检测等等。
[0003]在现有的技术方案中，荧光检测系统主要依赖于空间光学器件，如分光镜、滤波片、透镜等等，以及电子器件，如光电倍增管等等，来实现荧光的分析与处理。然而，这样的荧光检测系统具有一定的局限性：(1)难以实现小型化与集成化；(2)由于对空间光学器件的应用，对系统的稳定性提出了一定的要求；(3)由于引入了不同的器件用于荧光处理，降低了系统的可靠性；(4)需要较为大量的样品才能够获得较好的检测效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注到双芯光子晶体光纤的空气孔中，将所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，将所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至光谱仪模块中进行后续分析，能够有效地过滤背景激光，并具有微流控和增强荧光激发的功能，有利于在仅仅消耗少量样品的条件下就能够获得较好的检测效果。
[0005]本专利技术的技术解决方案如下：
[0006]一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，包括双芯光子晶体光纤，所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至所述光谱仪模块中，所述双芯光子晶体光纤中的空气孔通过吸液装置灌注有待测荧光样品溶液。
[0007]所述光谱仪模块包括依次连接的准直透镜、光谱仪和计算机，所述准直透镜对准所述双芯光子晶体光纤的荧光信号输出端，所述光谱仪将所述荧光信号形成的荧光光谱数
据传输给所述计算机，所述计算机计算出荧光光谱信息和荧光强度信息。
[0008]所述单模光纤的激光输出端具有烧球结构以将激发激光聚焦于所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输入端。
[0009]所述单模光纤被安装在第一光纤位移架上，所述双芯光子晶体光纤被安装在第二光纤位移架上，所述第一光纤位移架用于所述单模光纤与所述双芯光子晶体光纤的对接，所述第二光纤位移架用于双芯光子晶体光纤与所述准直透镜的对接。
[0010]所述吸液装置包括注射器和从所述注射器的注射头接口接续的负压腔，所述负压腔的上口连接所述注射头接口，所述负压腔的下口设置有硅胶堵头，所述双芯光子晶体光纤的一端穿插所述硅胶堵头伸入到所述负压腔内，所述双芯光子晶体光纤的另一端为插入所述待测荧光样品溶液的吸液口。
[0011]所述负压腔的腔体采用PVC管。
[0012]所述注射器的筒口凸沿设置有注射器夹具，所述注射器夹具包括通过机械紧固件将所述筒口凸夹紧的下层第一亚克力板和下层第二亚克力板，所述机械紧固件中的螺栓具有向上延伸部，所述向上延伸部连接有可转动开合的上层亚克力板，所述上层亚克力板用来在注射器活塞被抽起后保持活塞位置以维持负压腔中的低气压环境从而维持所述双芯光子晶体光纤吸液所需的压差。
[0013]一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测方法，其特征在于，采用上述基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统以同时实现滤光和增强。
[0014]包括以下步骤：
[0015]步骤1，根据待测荧光样品溶液的激发波长切下预设长度的双芯光子晶体光纤备用；
[0016]步骤2，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注进入裁切好的双芯光子晶体光纤的空气孔中；
[0017]步骤3，将灌注好的双芯光子晶体光纤放入荧光探测系统，组装调制荧光探测系统；
[0018]步骤4，打开激光光源，从双芯光子晶体光纤末端的一个纤芯中得到纯净的荧光，耦合至光谱仪模块中进行后续分析。
[0019]所述步骤1中的预设长度通过以下方式确定：根据所述双芯光子晶体光纤的耦合长度与波长的关系表达式：
[0020]L
C
＝3.27
×
10
‑
13
λ
‑
1.82
[0021]得到激发波长下双芯光子晶体光纤的耦合距离，选取耦合长度的奇数倍作为所述双芯光子晶体光纤的预设长度。
[0022]所述步骤2包括：(1)组装吸液装置，借助医用一次性注射针头将光纤插入硅胶堵头中，随后将硅胶堵头填塞进PVC管的一端以密封该侧端头；将PVC管未填塞硅胶堵头的一端与注射器头部相连接；(2)将吸液装置固定在铁架台上并调整至合适的高度，使得光纤裸露于空气的下端面浸入荧光溶液样品；(3)抽起注射器活塞至一定高度，将所述注射器夹具的上层亚克力板逆时针旋转卡住活塞柄。待一段时间以后在光纤的上端面观察到荧光溶液液滴，所述吸液过程完成。
[0023]所述步骤3包括：将与激光器连接的单模光纤与灌注待测荧光溶液的双芯光子晶
体光纤放置于光纤位移架上进行对准；将双芯光子晶体光纤的另一端放置于另一光纤位移架上，不断调整光纤位移架使其中一纤芯与准直透镜对接。
[0024]所述步骤4包括：打开激光器开关，向荧光探测系统中输入恒定的激励光功率。将双芯光子晶体光纤的的一纤芯中输出的纯净荧光耦合至光谱仪模块中，在计算机中对出射光进行处理，获得荧光光谱和强度信息。
[0025]本专利技术的技术效果如下：本专利技术一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法，包括：吸液装置，激光器，单模光纤，光纤位移架，双芯光子晶体光纤以及光谱仪模块，其中，吸液装置、用于将荧光溶液吸入双芯光子晶体光纤的空气孔中；单模光纤与激光器连接，通过光纤位移架将激发光耦合至双芯光子晶体光纤中并激发荧光溶液；光谱仪模块，包括准直透镜、光谱仪以及计算机，其中，准直透镜用于将双芯光子晶体光纤的荧输出光信号耦合至光谱仪模块中，获得荧光光谱信息和强度信息。本专利技术集滤波、增强以及微流控功能于一体，实现了探测过程的全光纤化，为系统的进一步小型化与集成化提供了可能，并提高了系统的可靠性。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，包括双芯光子晶体光纤，所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至所述光谱仪模块中，所述双芯光子晶体光纤中的空气孔通过吸液装置灌注有待测荧光样品溶液。2.根据权利要求1所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述光谱仪模块包括依次连接的准直透镜、光谱仪和计算机，所述准直透镜对准所述双芯光子晶体光纤的荧光信号输出端，所述光谱仪将所述荧光信号形成的荧光光谱数据传输给所述计算机，所述计算机计算出荧光光谱信息和荧光强度信息。3.根据权利要求1所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述单模光纤的激光输出端具有烧球结构以将激发激光聚焦于所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输入端。4.根据权利要求2所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述单模光纤被安装在第一光纤位移架上，所述双芯光子晶体光纤被安装在第二光纤位移架上，所述第一光纤位移架用于所述单模光纤与所述双芯光子晶体光纤的对接，所述第二光纤位移架用于双芯光子晶体光纤与所述准直透镜的对接。5.根据权利要求1所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述吸液装置包括注射器和从所述注射器的注射头接口接续的负压腔，所述负压腔的上口连接所述注射头接口，所述负压腔的下口设置有硅胶堵头，所述双芯光子晶体光纤的一端穿插所述硅胶堵头伸入到所述负压腔内，所述双芯光子晶体光纤的另一端为插入所述待测荧光样品溶液的吸液口。6.根据权利要求5所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐舟卓，栾汶林，陈嘉琳，李文卓，余霞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：