[实用新型]一种用于蛋白质分子表面改性增强型的微腔电流传感器

说明书

本实用新型揭示了一种用于蛋白质分子表面改性增强型的微腔电流传感器，该微腔电流传感器包括扫频激光器、偏振控制器、毛细管微腔‑锥形光纤耦合单元、光电探测器和反馈单元，扫频激光器、偏振控制器、毛细管微腔‑锥形光纤耦合单元、光电探测器通过光纤熔接的方式相连接，反馈单元将光电探测器测得的光功率和扫频激光器的光功率进行运算输出回音壁模式共振谱。该传感器利用灌注微量蛋白质溶液的高Q值毛细管微腔作为传感单元，利用液芯蛋白质分子的导电特性增强回音壁模共振对外加电场的感知能力，实现电场的快速、高灵敏度测试，具有体积微小、结构紧凑、集成度高、响应快、稳定性好、成本低等特性。

技术领域

本实用新型涉及一种用于蛋白质分子表面改性增强型的微腔电流传感器，可用于传感器技术领域。

背景技术

光纤电流传感器(OCT)由于其良好的电气绝缘性能、耐腐蚀性、快速响应等特性成为近年来电流传感器的优选。其主要分为电光-磁光型OCT和辐射内调制型OCT，前者的特征是制作简单且适用于多种应用场合，但是由于受到光纤本身的限制，电光-磁光型OCT容易受到环境噪声的影响；辐射内调制型OCT改善了高压绝缘性能，但是仍然有传统电磁式电流互感器的缺点。

微腔由于其高Q值、模式体积小、腔内光子寿命长，光场与物质互作用强等特性，目前已被广泛应用于各种生物、化学、温度、应力等物理参数的传感测试。相比于一般的光纤传感器，微腔传感器具有结构稳定、更紧凑、响应速度快、成本更低等优势。

Tindaro L，Ulas A等人提出了基于实心球形微腔的电流传感器，利用形态依赖共振的方法(即为回音壁模式WGM)，实现了快速响应、低成本、微小体积的电流传感测试，其电场传感灵敏度为1.7pm/(kv/m)。特别的，该方案需要对微球腔传感器进行高压电场极化方法，利用聚合物材料对微球腔的表面进行功能化，以确保其传感灵敏度，制备方法相对复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种用于蛋白质分子表面改性增强型的微腔电流传感器。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：一种用于蛋白质分子表面改性增强型的微腔电流传感器，包括扫频激光器、偏振控制器、毛细管微腔-锥形光纤耦合单元、光电探测器和反馈单元，其中，扫频激光器、偏振控制器、毛细管微腔-锥形光纤耦合单元、光电探测器通过光纤熔接的方式相连接，所述反馈单元分别与扫频激光器和光电探测器电性连接，反馈单元将光电探测器测得的光功率和扫频激光器的光功率进行运算输出回音壁模式共振谱。

优选地，所述毛细管微腔-锥形光纤耦合单元用于灌注微量蛋白质溶液，所述毛细管微腔-锥形光纤耦合单元包括毛细管微腔和锥形光纤，毛细管微腔和锥形光纤垂直耦合激发回音壁模式共振，向毛细管微腔中灌入蛋白质溶液，通过偏振控制器调整毛细管微腔内的光场共振模式，由光电探测器探测回音壁模式共振谱。

优选地，所述毛细管微腔-锥形光纤耦合单元由锥形光纤与毛细管微腔通过位移平台精确垂直耦合构成。

优选地，所述毛细管微腔-锥形光纤耦合单元内的蛋白质溶液通过虹吸效应被灌注入毛细管微腔内。

优选地，所述蛋白质溶液的体积为微升级别，所述蛋白质溶液的浓度为0.2mg/ml～1.0mg/ml。

优选地，所述毛细管微腔的壁厚为2～3μm，毛细管微腔的内径大小为50～100μm。

优选地，所述光电探测器为特定波长的光电探测器，所述光电探测器的波长为红外波段。

优选地，所述锥形光纤通过拉锥机熔融拉锥而成，锥形光纤的锥区直径为2～3μm。