本发明专利技术公开了一种应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统及方法。该系统包括半导体激光器光源、输入光纤、光纤微动架、微纳光波导倏逝波光传感器、输出光纤、光纤微动架和光电二极管。该方法包括：首先，在待测溶液中加入显色试剂，该显色试剂与待测溶液中的正磷酸根离子反应形成络合物；然后，选择该络合物光吸收谱峰值波长作为探测光波长，获得光传感测试系统的标准光响应曲线；最后，测量待测溶液的光信号能量变化，将该光信号能量变化与该标准光响应曲线进行比对，得到待测溶液的总磷含量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及倏逝波光传感
，尤其涉及。
技术介绍
水环境监测包括对水温、pH值、溶解氧、总磷、总氮、重金属、氟化物、氰化物等多种参数进行监测，其中，对水环境总磷的监测尤为重要。磷是自然界水环境中重要的生源要素，控制着水体生态系统中的初级生产过程，磷的含量决定水生生物的生长过程，它是水体环境富营养化的决定因素。水环境总磷离子浓度的监测对于保护水环境、评估和控制污染程度有着重要的意义。通用的总磷检测方法分为以下两步第一步是消解，目的是把溶液中的存在的不同形式磷元素全部转化为正磷酸根离子；第二步为正磷酸根离子浓度的检测，即通过测得的正磷酸根离子浓度推算出溶液的总磷含量。目前，正磷酸根离子浓度通用的测试方法为分光光度法，该方法测试时间长，测试中需要比较笨重的分光光度仪等设备，维护成本很尚ο为了降低维护成本、缩短测试时间、实现测试系统的微型化与集成化，国内、国际上的研究机构展开了广泛而深入的研究，努力探索新的传感原理和方法。目前，国际上对于水溶液中正磷酸根离子浓度检测方法的探索主要集中在电化学和生物电化学方向上，分为以下三类电位测量法、间接的伏安测定法和生物酶传感法。但是，此类方法以电化学反应和生物化学为基础，反应平衡的建立往往需要较长的时间，而且对水环境变化非常敏感，易受到温度、PH值和其他杂质离子的干扰。这使得电化学检测方法的测试时间较长、测试结果的重复性和稳定性不好，在复杂多变的自然界水环境下，电化学检测方法面临的巨大挑战。近年来，关于倏逝波光传感器件的研究进展很快，被广泛应用于医学、生物学和环保领域，它的工作原理为光纤或者光波导中传输的探测光有一部分光能量以倏逝波的形式扩散到包层介质中，当外部介质发生了特异性变化时，介质与倏逝波的相互作用使传输的光信号发生速度、相位或者强度的变化，可以通过测量这种变化来获得外部介质的信息。基于光纤结构的倏逝波光传感器被用来探测生命体中的抗体、病毒以及有机大分子(Brummel K E, Wright J, Eldefraw M Ε,"A fiber opticbiosensor for cyclodience insecticides”，J. Agric. Food Chem，1997，45 (11) :3292-3^8.)，检测血液、食品中的毒素(Tempelman LA, King K D, AndersonG P, et al. ‘‘Quantitating Stophlococcal enterotoxin B in diverse media using aportable fiber-optic biosensor", J. Anal Biochen, 1996，233 (1) :50-58.)，测定水环境的 PH 值(S. Thomas Lee, B. Aneeshkumar, P. Radhakrishnan, C. P. G. Vallabhan, V. P. N. Nampoori,"A microbent fiber optic pH sensor”，J. Optics Communication, 205 (2002) :253-256.)、检测的易燃易暴气体。硅基微纳光波导倏逝波传感器是近年来光传感领域一个新兴的方向，它是利用高折射率差硅基光波导对光场的强局域作用，增强倏逝波光传感效应。这种传感方式促进了硅光子学与微生物学以及医学的交叉融合，随着硅基光子器件的不断发展，出现了多种形式的硅基倏逝波光传感器件。除了传统的直波导结构的微型化生物传感器以外(A. Densmore，D. -X. Xu， P. Waldron, S. Janz, P. Cheben, J. Lapointe, A. Delage, B. Lamontagne, J. H. Schmid and Ε. Post, "A si 1icon-on-insulator photonic wire based evanescentfield sensor，” IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2520-2522 (2006).),还出现了螺旋型结 I^J W 7 # ^ ^ (A. Densmore, D. -Χ. Xu, S. Janz, P. ffaldron, Τ. Mischki, G. Lopinski, Α. Delage, J. Lapointe, P. Cheben, B. Lamontagne andj. H. Schmid, "Spiral path, high sensitivity silicon photonic wire molecularsensor with temperature independent response, ”Optics Lett. 33,596-598(2008))它利用了硅基微纳光波导低损耗和具小转弯半径的特点，有效的延长光波导传感器的作用长度，提高了系统的集成度。另夕卜，弓I 入 Mach-Zehnder 结构(F. Prieto, B. Sepulveda, A. Calle, A.Llobera, C.Dominguez, L. M. Lechuga, “Integrated Mach-Zehnderinterferometer based on arrow structures for biosensor applications，，，Sen. Actuators B: Chem. 92 (2003) 151-158.)利用两路光信号的干涉增加光响应的灵敏度，另一种新结构是采用多环级联的微环谐振腔结构(E. Krioukov, J. Greve, C. Otto, "Performance of integrated optical microcavities for refractiveindex and fluorescence sensing” Sen. Actuators B =Chem. 90 (2003) 58-67)，利用多环级联谐振峰偏移实现对外部介质光性能变化的敏感响应。这种硅基倏逝波光传感器件具有微型化的尺寸、测试快速、准确，灵敏度高，为寻找应用于总磷检测中正磷酸根离子测试的光传感方法带来了启发。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的是基于微纳光波导倏逝波光传感原理，提供。(二)技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统， 该系统包括半导体激光器光源1、输入光纤2、光纤微动架3、微纳光波导倏逝波光传感器4、 输出光纤5、光纤微动架6和光电二极管7，其中，半导体激光器光源1与输入光纤2耦合，输入光纤2 —端固定在光纤微动架3上，另一端与微纳光波导倏逝波光传感器4输入端的微纳光波导对准，微纳光波导倏逝波光传感器4输出端的微纳光波导与输出光纤5的输入端对准，输出光纤5固定在光纤微动架6上，输出光纤5的输出端与光电二极管7耦合连接。上述方案中，所述微纳光波导倏逝波光传感器4是亚微米截面尺寸的微纳光波导器件。上述方案中，所述微纳光波导倏逝波光传感器4采用四层材料结构，自下而上依次为Si衬底8、SiO2层本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统，其特征在于，该系统包括半导体激光器光源（１）、输入光纤（２）、光纤微动架（３）、微纳光波导倏逝波光传感器（４）、输出光纤（５）、光纤微动架（６）和光电二极管（７），其中，半导体激光器光源（１）与输入光纤（２）耦合，输入光纤（２）一端固定在光纤微动架（３）上，另一端与微纳光波导倏逝波光传感器（４）输入端的微纳光波导对准，微纳光波导倏逝波光传感器（４）输出端的微纳光波导与输出光纤（５）的输入端对准，输出光纤（５）固定在光纤微动架（６）上，输出光纤（５）的输出端与光电二极管（７）耦合连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周静涛，贾锐，刘焕明，杨成樾，申华军，刘新宇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11
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