利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法，S1、将SNAP结构微腔沿自身轴向移动并与耦合波导保持接触产生耦合，记录下不同位置节点上的谐振谱；S2、将每个谐振波长转化为标准条形码；S3、将所得的标准条形码输入库中，得到SNAP结构微腔与耦合波导所在不同耦合位置的标准条形码库；S4、将待检测耦合位置的谐振谱按步骤S2的内容转换为待检测条形码；S5、将待检测条形码与标准条形码库中的条形码编码而组成的信号矩阵；S6、将待检测条形码与标准条形码库中的标准条形码的信号矩阵进行比对，检索出互相关系数矩阵中的最大值，最大值所对应的标准条形码代表的位移就是待检测条形码的实际位移。的位移就是待检测条形码的实际位移。的位移就是待检测条形码的实际位移。

【技术实现步骤摘要】
利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法


[0001]本专利技术属于光学传感
，尤其是指一种利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法。

技术介绍

[0002]近年来，光学微腔传感技术凭借超高灵敏度、无需标记、快速响应及易于集成等优势在生物传感和精密测量等前沿研究中独树一帜。回音壁模式微腔作为一种高性能光学谐振腔，在位移传感领域具有巨大的潜力，理论上可以达到亚纳米分辨率和毫米级量程。现有的基于回音壁模式微腔的位移传感方案主要是利用微腔形变而引起耦合条件的变化，通过测量单个谐振模式的波长位移偏移量和透过率改变量而实现位移传感。
[0003]然而，此方法存在以下缺点：1、易受外界温度波动的影响；2、从谐振谱中获取Q值和透过率等特征参数时需要经过一系列运算，增加了测试系统的计算量，降低测试系统的运行速度；3、只能测量位移传感系统的相对位移，难以跟踪传感器的绝对位移变化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法。本方法将SNAP结构微腔的谐振谱中的各阶轴向模式的谐振波长、透过率信息编码成条形码，使用互相关函数的方法计算待检测条形码与标准条形码的相关程度，以达到对微腔位移的快速和精确识别。
[0005]本专利技术的目的可采用以下技术方案来达到：
[0006]一种利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、利用SNAP结构微腔的位移传感系统，将SNAP结构微腔沿自身轴向移动并与耦合波导保持接触产生耦合，记录下不同位置节点上的谐振谱；
[0008]S2、将每个谐振波长在谐振谱中的位置作为黑色条码的中心位置，黑色条码的宽度对应于每个谐振模式的透过率，从而将记录下来的谐振谱转化为标准条形码；
[0009]S3、将所得的标准条形码输入库中，得到SNAP结构微腔与耦合波导所在不同耦合位置的标准条形码库；
[0010]S4、将待检测耦合位置的谐振谱按步骤S2的内容转换为待检测条形码；
[0011]S5、将待检测条形码与标准条形码库中的条形码的黑色条码编码成若干个1，空白条码编码成若干个0，使每个条形码形成由0和1组成的信号矩阵；
[0012]S6、将待检测条形码与标准条形码库中的标准条形码的信号矩阵进行比对，检索出所述互相关系数矩阵中的最大值，所述的最大值所对应的标准条形码代表的位移就是待检测条形码的实际位移。
[0013]进一步地，所述步骤S6的具体内容为：
[0014]使用互相关函数的方法计算所述待检测条形码的信号矩阵x(t)与每个所述标准条形码的信号矩阵y(t)的互相关系数，形成互相关系数矩阵。
[0015]进一步地，所述步骤S1的谐振谱的位移节点的位移范围为0～200μm。
[0016]作为一种优选的方案，所述位移节点为1200个，形成1200个标准条形码。
[0017]进一步地，所述位移传感系统包括可调谐激光器、耦合波导、SNAP结构微腔和光电探测器；SNAP结构微腔与耦合波导接触而发生耦合，产生的光信号从耦合波导输出端输出，经光电探测器探测而得到谐振谱，并将每个谐振波长在谐振谱中的位置作为黑色条码的中心位置，黑色条码的宽度对应于每个谐振模式的透过率，转换成标准条形码或待检测条形码。
[0018]进一步地，所述互相关函数表达式为：
[0019][0020]式中，T为样本观测时间，τ为时移，x(t)为待检测条形码的矩阵信号，y(t)为标准条形码的矩阵信号。
[0021]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0022]1、本专利技术利用光电探测器测量耦合到SNAP结构微腔的耦合波导输出的光信号而获得谐振谱；由于不同耦合位置的谐振谱是独特的，可以将SNAP结构微腔的谐振谱中的各阶轴向模式的谐振波长、透过率信息编码成条形码，使用互相关函数的方法计算待检测条形码与标准条形码的相关程度以达到对微腔位移的快速和精确识别，解决了现有技术只能根据谐振峰偏移获取相对位移，而无法得到绝对位移的问题。
[0023]2、本专利技术基于SNAP结构微腔的模式谱结构特点，利用位移改变会引起SNAP结构微腔的各轴向模式特征参数改变的特性，通过将获取的谐振谱编码建立标准条形码库，可以有效减小温度波动等外界环境因素对传感精度的影响，同时从该提系统获取的谐振谱干净、规律，有利于条形码的快速和精确编码与识别。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本专利技术利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法的位移传感系统的结构示意图。
[0026]图2是本专利技术利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法的所转化成的标准条形码的结构示意图。
[0027]图3是本专利技术利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法的SNAP结构微腔沿自身轴向移动距离为零时的示意图。
[0028]图4是图3所采集到的位移谐振谱的示意图。
[0029]图5是本专利技术利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法的SNAP结构微腔沿自身轴向移动距离为50微米时的示意图。
[0030]图6是图5所采集到的位移谐振谱的示意图。
[0031]图7是本专利技术利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法的SNAP结
构微腔沿自身轴向移动距离为100微米时的示意图。
[0032]图8是图7所采集到的位移谐振谱的示意图。
[0033]图9是本专利技术利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法的待检测条形码与标准条形码库中标准条形码进行互相关计算的示意图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]实施例
[0036]参照图1至图8，本实施例涉及一种利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法，包括以下步骤：
[0037]S1、利用SNAP结构微腔的位移传感系统，将SNAP结构微腔沿自身轴向移动并与耦合波导保持接触产生耦合，记录下不同位置节点上的谐振谱；
[0038]S2、将每个谐振波长在谐振谱中的位置作为黑色条码的中心位置，黑色条码的宽度对应于每个谐振模式的透过率，从而将记录下来的谐振谱转化为标准条形码；所得的标准条形码称为SNAP结构微腔相对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用SNAP结构微腔的位移传感系统，将SNAP结构微腔沿自身轴向移动并与耦合波导保持接触产生耦合，记录下不同位置节点上的谐振谱；S2、将每个谐振波长在谐振谱中的位置作为黑色条码的中心位置，黑色条码的宽度对应于每个谐振模式的透过率，从而将记录下来的谐振谱转化为标准条形码；S3、将所得的标准条形码输入库中，得到SNAP结构微腔与耦合波导所在不同耦合位置的标准条形码库；S4、将待检测耦合位置的谐振谱按步骤S2的内容转换为待检测条形码；S5、将待检测条形码与标准条形码库中的条形码的黑色条码编码成若干个1，空白条码编码成若干个0，使每个条形码形成由0和1组成的信号矩阵；S6、将待检测条形码与标准条形码库中的标准条形码的信号矩阵进行比对，检索出所述互相关系数矩阵中的最大值，所述的最大值所对应的标准条形码代表的位移就是待检测条形码的实际位移。2.根据权利要求1所述的一种利用SNAP结构微腔的谐振谱对位移进行编码和识别的方法，其特征在于，所述步骤S6的具体内容为：使用互相关函数的方法计算所述待检测条形码的信号矩阵x(t)...

【专利技术属性】
技术研发人员：董永超，曾学良，孙鹏辉，王晗，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：