单孔光纤微环激光浓度传感及阵列研究

发布时间：2023-09-02 10:58

　　光微流激光集成了微流、光学微腔、激光增益介质,在生化传感方面有显著优势,包括高灵敏度、低探测极限和较宽的检测范围等。光微流激光通过微腔的放大机制可以区别出生物分子结构和浓度的微小变化,甚至可以探测单层蛋白质分子。一次性传感器由于其固有的安全性、易用性和低成本广泛应用在生物诊断领域。由于无法低成本大量制备几何结构和光学品质具有高重复性的光学微腔,因此之前的光微流激光难以实现一次性传感器。本文实现了基于单孔光纤结构的微流激光,不仅保留了光微流激光的优势和特点,而且基于光纤同时实现光学微腔和微流通道,使之具有成本低、样品用量小、便于集成、可实时检测等优点。此外,由于单孔光纤几何结构的高重复性和对称性,光纤微流激光可用于一次性传感和阵列传感。本文主要研究了基于单孔光纤微环的微流激光特性、浓度传感及阵列应用,具体工作如下:(1)本文首先通过有限元分析(Finite element analysis,FEA)仿真了不同结构参数单孔光纤的横向光场分布。对于厚壁单孔光纤(数十到数百微米壁厚),只有填充高折射率溶液才会出现激光;在薄壁(4μm及以下)结构中,高折射率溶液和低折射溶液都会形成微环谐振模式从...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光微流激光的发展与研究
    1.3 光学微腔研究与发展
        1.3.1 光学微腔分类
    1.4 光学生化传感器发展现状
        1.4.1 光学生化器概况
        1.4.2 光学微腔生化传感器
    1.5 本论文的结构安排
第二章 光微流激光理论研究
    2.1 回音壁模式微腔理论
    2.2 光学微腔表征
    2.3 回音壁模式微腔的制备与测量
    2.4 光纤微环光场仿真
    2.5 本章小结
第三章 单孔光纤微流激光特性
    3.1 实验原理分析
    3.2 单孔光纤微流激光特性实验
        3.2.1 实验仪器和试剂
        3.2.2 实验装置设计
        3.2.3 实验方法和步骤
    3.3 实验结果分析
        3.3.1 不同增益介质的光谱对比分析
        3.3.2 激光阈值的检测
        3.3.3 光纤微流激光的单根角向输出高重复性
        3.3.4 光纤微流激光的高重复性
    3.4 本章小结
第四章 单孔光纤微流激光的浓度检测及阵列化
    4.1 研究背景
    4.2 单孔光纤微环激光阵列化研究
        4.2.1 实验仪器及实验装置图
        4.2.2 实验方法及步骤
        4.2.3 实验结果分析
    4.3 单孔光纤微环激光浓度传感
        4.3.1 实验原理
        4.3.2 实验方法及步骤
        4.3.3 实验结果分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文工作总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3845076