[发明专利]一种应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统及方法

权利要求书

1.一种应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统，其特征在于，该系统包括半导体激光器光源(1)、输入光纤(2)、光纤微动架(3)、微纳光波导倏逝波光传感器(4)、输出光纤(5)、光纤微动架(6)和光电二极管(7)，其中，半导体激光器光源(1)与输入光纤(2)耦合，输入光纤(2)一端固定在光纤微动架(3)上，另一端与微纳光波导倏逝波光传感器(4)输入端的微纳光波导对准，微纳光波导倏逝波光传感器(4)输出端的微纳光波导与输出光纤(5)的输入端对准，输出光纤(5)固定在光纤微动架(6)上，输出光纤(5)的输出端与光电二极管(7)耦合连接。

2.根据权利要求1中所述的应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统，其特征在于，所述微纳光波导倏逝波光传感器(4)是亚微米截面尺寸的微纳光波导器件。

3.根据权利要求1中所述的应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统，其特征在于，所述微纳光波导倏逝波光传感器(4)采用四层材料结构，自下而上依次为Si衬底(8)、SiO₂层(9)、波导芯层(10)和聚合物保护层(11)。

4.根据权利要求3中所述的应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统，其特征在于，所述Si衬底(8)起到材料支撑作用。

5.根据权利要求3中所述的应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统，其特征在于，所述SiO₂层(9)为波导的下包层，其与波导芯层(10)的折射率差起到光场限制作用。

6.根据权利要求3中所述的应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统，其特征在于，所述波导芯层(10)选择Si、氮化硅、氮氧化硅或聚合物制作而成。

7.根据权利要求3中所述的应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统，其特征在于，所述聚合物保护层(11)是波导芯层(10)的上包层，起到光场限制作用，同时还负责保护非传感区域。

8.根据权利要求3中所述的应用于总磷检测的倏逝波光传感测试系统，其特征在于，在所述波导芯层(10)上，没有聚合物的区域就是光传感区域(12)，显色后的待测溶液就滴在光传感区域。

9.一种应用于总磷检测的倏逝波光传感测试方法，其特征在于，该方法包括：

首先，在待测溶液中加入显色试剂，该显色试剂与待测溶液中的正磷酸根离子反应形成络合物；

然后，选择该络合物光吸收谱峰值波长作为探测光波长，获得光传感测试系统的标准光响应曲线；

最后，测量待测溶液的光信号能量变化，将该光信号能量变化与该标准光响应曲线进行比对，得到待测溶液的总磷含量。

10.根据权利要求9中所述的应用于总磷检测的倏逝波光传感测试方法，其特征在于，所述选择该络合物光吸收谱峰值波长作为探测光波长，获得光传感测试系统的标准光响应曲线，包括：

选择该络合物光吸收谱峰值波长作为探测光波长，当激光器光源发出探测光信号，经光纤耦合到微纳光波导，探测光信号在波导表面的倏逝波被溶液中的络合物吸收，引起接收端光电二极管接收的光信号能量的衰减，该衰减量与溶液中总磷含量具有确定对映关系，通过测定一系列不同浓度标准溶液的光信号能量变化量，获得光传感测试系统的标准光响应曲线。