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原文传递基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统

专利名称：	基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统
摘要：	本发明提供的一种基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统，包括泵浦源、拉曼探头、传感单元和滤波单元；所述泵浦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；所述拉曼探头与滤波单元的输出端耦合连接；待测分子附着在所述传感单元的上表面；本发明集成泵浦源、传感单元和滤波单元在片上形成拉曼光谱检测系统，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波导结构对监测到微弱拉曼信号进行放大，采用非对称的微环谐振滤波单元，使输入光、透射光和反射光的光路没有重叠，更易控制光的传输路径，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。
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：	朱永;张洁;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：	CN201910208208.5
公开号：	CN109781710A
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：	1.一种基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统，其特征在于：包括泵浦源、拉曼探头、传感单元和滤波单元；所述泵浦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；所述拉曼探头与滤波单元的输出端耦合连接；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和光栅耦合器；所述光栅耦合器包括分别设置于波导的输入端和输出端的光栅结构Ⅰ和光栅结构Ⅱ；光栅结构Ⅰ的输入端与泵浦源耦合连接，光栅结构Ⅰ的输出端与波导的输入端连接；光栅结构Ⅱ的输出端与滤波单元的输入端连接，光栅结构Ⅱ的输入端与波导的输出端连接；待测分子附着在所述波导上表面；所述光栅结构Ⅰ和光栅结构Ⅱ均具有反射镜功能，使得泵浦光激励产生的激光在光栅结构Ⅰ和光栅结构Ⅱ来回谐振，实现对拉曼光信号的放大。 2.根据权利要求1所述基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述波导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。 3.根据权利要求1所述基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述滤波单元包括第一微环谐振器和第二微环谐振器；所述第一微环谐振器包括第一微环波导、第一输入光波导、第一直通光波导和第一下载光波导；所述第二微环谐振器包括第一下载光波导、第二下载光波导和第二微环波导；所述第一下载光波导作为第二微环谐振器的输入端与第二微环波导耦合；所述第一微环波导和第二微环波导关于第一下载光波导错开设置；所述第一微环谐振器和第二微环谐振器均带有热调制机构或电调制机构；所述第一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；所述第二下载光波导的输出端作为滤波单元的输出端，拉曼探头设置于第二下载光波导的输出端。 4.根据权利要求2所述基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统，其特征在于：所述导波层为条形波导；所述条形波导的输入端与泵浦源的输入端耦合连接，所述条形波导的输出端与滤波单元的输入端连接。 5.根据权利要求2所述基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统，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。 6.根据权利要求5所述基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统，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。 7.根据权利要求4所述基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统，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所述基于具有拉曼增强效果的波导结构的片上拉曼光谱检测系统，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