[发明专利]自参考的光学微型谐振腔传感器

说明书

本发明公开了一种自参考光学微型谐振腔传感器，包括两个微型谐振腔与一个拉锥光纤，所述拉锥光纤用于传导光信号和将光信号耦合进入两个微型谐振腔；一个微型谐振腔用于传输被探测物，得到第一检测信号；另一个微型谐振腔用于传输参考物，得到第二检测信号；将第一检测信号减去第二检测信号后即可得到去除背景信号后，由被探测物自身所引起的光谱信号变化。该传感器具有更高的可集成度、可移动性和高信噪比，可以携带到需要检测的地方实时检测被测物信号。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及用于物理、生物、化学量相对变化检测的自参考光学微型谐振腔传感器。

背景技术

目前，常见的光学微型谐振腔传感器结构主要有微泡、微球、微管、微环、微盘等类型。现有各种光学微型谐振腔传感器均存在各自的技术缺陷：（1）传感器采用拉锥光纤或棱镜等耦合方式，实现光信号的传入和传出，耦合需要在特定的实验环境下实现，结构受周围环境的影响（温湿度、机械振动等）较大，系统的噪声较大。（2）微型谐振腔与拉锥光纤/棱镜之间的耦合位置固定后，只能探测被检测物的相对变化，无法探测到被检测物自身引起信号的变化。（3）传统的光学微型谐振腔传感器只能在实验室内使用，不能直接移动到其他需要用到的地方，不具备实时性。（4）微型谐振腔所产生的共振光谱信号受热噪声、机械振动影响大，通常会产生额外的漂移，对于微量被测物浓度检测，信噪比低且信号不易区分。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种自参考光学微型谐振腔传感器。

本发明包括两个微型谐振腔与一个拉锥光纤，所述拉锥光纤用于传导光信号和将光信号耦合进入两个微型谐振腔。

一个微型谐振腔用于传输被探测物，得到第一检测信号；

另一个微型谐振腔用于传输参考物，得到第二检测信号；

将第一检测信号减去第二检测信号后即可得到去除背景信号后，由被探测物自身所引起的光谱信号变化。

进一步说，所述的微型谐振腔的类型包括微瓶腔、微泡腔或微管腔。

进一步说，每个微型谐振腔均与拉锥光纤呈90°垂直耦合。

进一步说，两个微型谐振腔之间保持一定距离且互不干扰。

进一步说，每个微型谐振腔两端各自分别连接一段特氟龙管，用于传输被探测物。

进一步说，两个微型谐振腔尺寸和壁厚尽量保持一致，用于减小由于微型谐振腔自身尺寸差异引起的信号误差。

本发明的自参考光学微型谐振腔传感器为传统的光学微型谐振腔传感器提供了一个参考信号，有效避免光源自身的波动、环境的温湿度扰动的影响；一个微型谐振腔用于传输被检测物，另一个微型谐振腔用于传输参考物，由于一个微型谐振腔中被探测物的浓度、种类等变化，引起该微型谐振腔的共振光谱信号改变，但另一个微型谐振腔中参考物未发生任何变化，其引起的共振光谱信号未改变，通过将被探测物信号与参考物信号相减，实时得到被探测物自身引起共振光谱信号的改变，降低系统的噪声；通过自参考微型谐振腔的设置，该传感器具有更高的可集成度、可移动性和高信噪比，可以携带到需要检测的地方实时检测被测物信号。

附图说明

图1是本发明的自参考光学微型谐振腔传感器结构示意图；

图2是本发明的自参考光学微型谐振腔传感器结构三视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明包括两个微型谐振腔与一个拉锥光纤，拉锥光纤部分用于传导光信号和将光信号耦合进入两个微型谐振腔；一个微型谐振腔用于传输被探测物，用于信号检测，另一个微型谐振腔用于传输参考物，用于背景信号检测，微型谐振腔类型包括微瓶腔、微泡腔、微管腔；其中每个微型谐振腔均与拉锥光纤呈90°垂直耦合。两个微型谐振腔之间保持一定距离且互不干扰。