[发明专利]应用光纤耦合器的荧光测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光测量系统，本发明还涉及应用光纤耦合器实现该荧光测量系统的方法。

背景技术

现有的样品“顶部激发、顶部接收”的荧光测量光学系统如图1所示：这个荧光测量系统的激发光由光源1发出、通过聚光透镜2后、透过激发滤光片3、然后被二向分色镜4反射，再通过物镜5作用于样品池6；样品池中的样品被光激发后所产生的荧光则是通过物镜5，透过二向分色镜4、荧光滤光片7后，再通过接收光透镜8作用于光电接收器件9的光敏表面，从而实现光电信号转换、完成荧光信号的测量。

这个荧光测量系统的光传输本质上是一个透镜-反射镜系统，不但设计、加工复杂，而且激发光路和荧光接收两个光路的同轴度的装配、调整也很困难；特别是其中的关键元件-二向分色镜要求反射激发光、透过荧光，不但镀膜工艺复杂，用于在系统中的调试更是困难。此外，这个荧光测量系统也未能实现对激发光强度的监测，激发光源的能量波动没有反馈系统予以自动校正，影响测量结果的数据稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提出二种应用光纤耦合器的新型荧光测量系统：一种是应用Y型光纤耦合器的荧光测量系统，另一种是应用N型光纤耦合器的荧光测量系统。

本发明提出一种专门用于“顶部激发、顶部接收”的、应用Y型光纤耦合器的荧光测量系统如图2所示。

比较图2和图1的差别可见，应用Y型光纤耦合器的荧光测量系统的主要特点是以Y型光纤耦合器取代了现有的透镜-反射镜式荧光测量系统中二向分色镜。图2中，激发光源1发出的激发光经激发透镜2、3及激发光滤光片4后，入射到Y型光纤耦合器5的第一个根光纤束的一端、然后从此光纤束另一端(它是此光纤束和第二根光纤束耦合在一起的“耦合端”)出射并通过光纤透镜6对样品7进行激发，所产生的荧光被光纤透镜5和Y型光纤耦合器的“耦合端”接收而由第二根光纤束的另一端出射，经荧光滤光片8和荧光透镜9后由光电接受器件10进行探测即可测量样品产生的荧光强度。比较图2和图1的差别可见，应用Y型光纤耦合器的荧光测量系统的主要特点是以Y型光纤耦合器取代了现有的透镜-反射镜式荧光测量系统中二向分色镜。

应用Y型光纤耦合器的荧光测量系统比之现有的透镜-反射镜式荧光测量系统最大优点就是易于设计，空间位置好安排，装配调整方便。此外，Y型光纤耦合器制造工艺和价格也比二向分色镜简单和便宜。但是它和现有的透镜-反射镜式荧光测量系统一样，都不能监测激发光强度的波动，从而使得所测得的荧光数据有较大的不稳定误差。

本发明提出的第二种应用光纤耦合器的荧光测量系统是应用N型光纤耦合器来实现的一种荧光测量系统。N型光纤耦合器如图3所示。其特点是两个耦合端。当一束光从光纤束1和光纤束2耦合的耦合端A入射后，将从光纤束1的另一端和耦合端B出射；同样，当一束光从光纤束3和光纤束2耦合的耦合端B入射后，将从光纤束3的另一端和耦合端A出射。

将此N型光纤耦合器应用于“顶部激发、顶部接收”的荧光测量系统后的荧光测量系统主要是发挥N型光纤耦合器具有的优点：可实现对激发光、荧光信号和光源强度监测三路光信号的同步传输。

应用N型光纤耦合器的荧光测量系统如图4所示。

图4中，这个测量系统的特点是：当激发光源1发出的光经一组激发透镜2、3和激发光滤光片4后，入射到N型光纤耦合器5的A端(即图3中的A端)的光束就被分为两路，一路通过N型光纤耦合器的B端(即图3中的B端)出射后、被物镜7聚焦去激发样品8，另一路激发光则通过图2所示的光纤束(丝)1出射到专为监测光源强度的硅光二极管6上。样品8产生的荧光被物镜接收耦合入B端，通过由图二所示的光纤束(丝)3后，再通过荧光滤光片9和荧光透镜10出射到光电接收器件11的光敏表面上、从而实现对荧光信号进行测量的目的，光电接收器件11所输出的光电信号和荧光强度成比例。由于激发光源的输出强度有着光电二极管6的监测反馈的控制，会减少激发光源的电源波动误差，从而使得整个激发光系统处于比较稳定的光输出状态，所以荧光检测的稳定性也有了很大提高。

本发明与现有荧光测量系统相比，具有的有益效果：

本发明提出的两种应用光纤耦合器的荧光测量系统与现有的透镜-反射镜式的荧光测量系统相比具有易于设计，空间位置好安排，装配调整方便。此外，光纤耦合器制造工艺和价格也比二向分色镜简单和便宜。