[发明专利]物质光学特性的检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及物质光学特性测量，特别是一种物质光学特性的检测系统。

背景技术

荧光是物质分子接受光子能量被激发后，从激发态的最低振动能级返回基态时发射出的光。荧光分析法具有灵敏度高、选择性好的优点。荧光光谱具有如下特征：荧光波长总是大于激发光波长、荧光光谱的形状与激发波长无关、荧光光谱与激发光谱存在“镜像对称”关系。能够发射荧光的物质应同时具备的两个条件：物质分子必须有强的紫外～可见吸收；物质分子必须有一定的荧光效率。

荧光分析法目前还主要用于无机物和有机物的定量分析，在定性分析、结构分析及作为某些研究领域的手段也日渐增多，具有较为广阔的应用前景。荧光法常被用于定性和定量分析，但其定量应用更为广泛。可采用的定量分析方法有：标准曲线法、比例法、联立方程式法。

荧光测量通常需要高灵敏度的光谱仪，对于大多数荧光应用来说，产生的荧光能量只占激发光能量的3％左右。所以，对于有些基质中特定离子很难激发出高强度的荧光，从而影响了定量荧光测量分析。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种物质光学特性的检测系统，该系统结构简单，成本低廉，易于推广使用。

本发明的技术解决方案如下：

一种物质光学特性的检测系统，特点在于其构成包括半导体泵浦源，沿该半导体泵浦源的激光输出方向依次是整形及耦合装置、二向色镜和光纤，所述的二向色镜与光路呈45°放置，所述的光纤靠近所述的二向色镜一端为平面称为近端平面，另一端为斜面称为远端斜面，待测物质液体小球置于所述的光纤的远端斜面上，在所述二向色镜的反射方向依次是准直透镜和光谱分析仪；所述的半导体泵浦源发射的泵浦光的中心波长与待测物质吸收波长重叠；所述的半导体泵浦源发射的泵浦光通过整形及耦合装置后聚焦到所述的光纤的近端平面，所述的待测物质液体小球在所述的半导体泵浦源发射的泵浦光的激发下产生荧光并放大，该荧光由所述的光纤的远端斜面输入、光纤近端平面输出，经所述的二向色镜反射经准直透镜准直输入所述的光谱分析仪。

所述的待测物质液体小球制备方法如下：将待测物质表面清洗干净，滴少量折射率n＞1.5有机溶剂液滴在待测物质的表面，超短脉冲激光器输出的脉宽为皮秒量级的超短脉冲激光经聚焦系统聚焦在待测物质的表面，将待测物质打成少量纳米颗粒并分散在有机溶剂里形成待测物质液体小球。

所述的二向色镜是具有对半导体泵浦源输出的泵浦光有极高透过率，而对从光纤端面输出的荧光具有极高反射率的镜片。

所述的放置液体小球的光纤的端面为斜面。半导体激光泵浦源耦合输入的光纤端为平面，这样易于得到高效率的耦合输入及输出，而放置液体小球的光纤端面为斜面，通过光纤斜面与液体小球的近场耦合可以在液体小球(107)内直接激发出回音壁模式(whispering gallerymode，简称WG模式)。

通过表明张力形成的液体小球或半球作为光学介电微球谐振腔，该微球腔由于其极高的品质因数和极小的模式体积使其可以应用于要求极细线宽、极高能量密度和高亮或极细微探测能力的场合。微球腔的特性来源于其独特的回音壁模式(whispering gallery mode，简称WG模式)：光波在微球内表面上不断进行全反射，从而被约束在求内并沿球的大圆绕行。当光波绕行一周后满足相位匹配条件荧光即可实现光波叠加得到增强。

本发明的技术效果：

1、本发明利用具有高折射率有机溶剂液体通过表面张力形成的液体小球，作为光学介电微球谐振腔，该微球腔由于其极高的品质因数和极小的模式体积使其可以应用于要求极细线宽、极高能量密度和高亮度或极细微探测能力的场合。光波在微球内表面上不断进行全反射，从而被约束在球内并沿球的大圆绕行，当光波绕行一周后满足相位匹配条件的荧光即可实现光波叠加得到增强。

2、所述的半导体泵浦源的输出只需微瓦量级即可。

3、本发明检测系统具有结构简单，荧光光谱强，易于检测等特点。

附图说明

图1是本发明物质光学特性的检测系统结构示意图。

图2是本发明制备含有纳米颗粒待测物质的液体小球的装置光路示意图。

图3是待测物质的荧光光谱图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。