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原文传递基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统

专利名称：	基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统
摘要：	本发明提供的一种基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统，包括激光光源、拉曼探头单元、传感单元和滤波单元；所述激光光源与传感单元的输入端耦合连接；所述传感单元的输出端与滤波单元的输入端连接；所述拉曼探头单元设置于滤波单元的输出端；待测分子附着在所述传感单元的上表面；本发明将整个拉曼光谱检测系统用波导结构在片上实现，实现了检测系统的微型化和芯片化，监测传感单元采用具有光放大功能的增益介质和表面增强拉曼层构成的波导结构对监测到微弱拉曼信号进行放大，采用不同微环尺寸的滤波单元对不同波长的拉曼光信号进行滤波调制，实现可调谐的滤波探测，整个装置方便携带和检测待测分子，可对不同波长的拉曼光信号进行精确探测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	张洁;朱永;王宁;黄培坚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910208198.5
公开号：	CN109781709A
代理机构：	北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司
代理人：	吕小琴
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
主权项：	1.一种基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统，其特征在于：包括激光器、拉曼探头单元、传感单元和滤波单元；所述激光器与传感单元的输入端耦合连接；所述传感单元的输出端与滤波单元的输入端连接；所述拉曼探头单元设置于滤波单元的输出端；待测分子附着在所述传感单元的上表面；所述传感单元包括：波导结构层和表面增强拉曼层；所述波导结构层包括衬底和导波层；所述导波层，沉积于所述衬底的上表面，导波层折射率大于衬底折射率；所述表面增强拉曼层，形成于导波层上表面，用于增强表面电磁场，提高待测分子的拉曼激发效率，实现自标定功能；待测分子附着在表面增强拉曼层的上表面。 2.根据权利要求1所述基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述导波层为条形波导；所述激光器通过耦合器与条形波导的输入端耦合连接；所述条形波导的输出端与滤波单元的输入端连接。 3.根据权利要求1所述基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述表面增强拉曼层为以下一种：碳纳米管薄膜与金属纳米粒子的复合层，石墨烯与金属纳米粒子的复合层。 4.根据权利要求3所述基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述金属纳米粒子为以下一种：金纳米粒子、银纳米粒子或者金银合金纳米粒子。 5.根据权利要求1所述基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述滤波单元包括依次连接的N个微环谐振器；所述微环谐振器包括微环波导、输入光波导、直通光波导和下载光波导；其中，N≥3；所述N个微环谐振器的微环波导的半径尺寸均不相同，用于对不同波长的拉曼光信号进行谐振滤波；第1个微环谐振器的输入光波导作为滤波单元的输入端与传感单元的输出端连接；第1个、第2个、……、第N-1个微环谐振器的直通光波导与第2个、……、第N个微环谐振器的输入光波导连接；所述微环谐振器下载光波导与拉曼探头单元连接。 6.根据权利要求5所述基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述拉曼探头单元包括N个单点探测器，所述N个单点探测器分别与N个微环谐振器的下载光波导连接，用于探测各种波长的拉曼光信号。 7.根据权利要求3所述基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述导波层厚度介于300nm至600nm之间，所述导波层的宽度介于500nm至900nm之间，其材料为氮化硅。 8.根据权利要求7所述基于波导结构的光放大拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述衬底的厚度尺寸大于导波层的厚度尺寸，所述衬底的宽度尺寸大于导波层的宽度尺寸，所述衬底的长度尺寸大于导波层的长度尺寸，其材料为氧化硅。
所属类别：	发明专利