[发明专利]一种测量细颗粒物固有振动谱的微腔振动谱仪系统及方法

权利要求书

1.一种测量细颗粒物固有振动谱的微腔振动谱仪系统，其特征在于，包括固有振动激发光路单元和微腔探测光路单元；所述固有振动激发光路单元依次设有脉冲光源、振镜、物镜及待测颗粒物，所述微腔探测光路单元依次设有可调谐激光光源、可调衰减器、偏振控制器、耦合光波导、所述光学微腔、光电探测器和示波器。

2.根据权利要求1所述的微腔振动谱仪系统，其特征在于，所述示波器包括高频示波器和低速的示波器，所述低速的示波器用来监测微腔光学模式的传输谱，所述高频示波器用于分析颗粒的高频振动信号，所述高频示波器与所述光电探测器还设有高频放大器。

3.根据权利要求2所述的微腔振动谱仪系统，其特征在于，所述固有振动激发光路单元还包括可调谐衰减器、反射镜、聚焦透镜、平移台；用于调节脉冲光强度及空间位置，将脉冲光照射到微腔表面细颗粒物传感区域。

4.根据权利要求3所述的微腔振动谱仪系统，其特征在于，所述微腔探测光路单元还包括掺铒光纤放大器和高速采集卡；所述掺铒光纤放大器用于实现光信号的放大，所述高速采集卡用于光信号的连续采集。

5.根据权利要求1-4任一项所述的微腔振动谱仪系统，其特征在于，所述微腔振动谱仪系统还包括颗粒物稀释雾化和微流传送单元，所述颗粒物稀释雾化和微流传送单元用于对所述待测颗粒物的溶液进行稀释雾化处理并通过气体微流通道转移到所述光学微腔的表面。

6.根据权利要求5所述的微腔振动谱仪系统，其特征在于，所述微腔振动谱仪系统还包括激光稳频锁模系统，所述激光稳频锁模系统用于将调谐单频激光光源激光频率锁定在光学模式内部，以实现长时稳定的振动探测。

7.根据权利要求6所述的微腔振动谱仪系统，其特征在于，所述微腔振动谱仪系统还包括信号处理单元，所述信号处理单元用于对声波调制信号进行检测，输出时域以及频域检测结果。

8.根据权利要求7所述的微腔振动谱仪系统，其特征在于，所述微腔振动谱仪系统还包括信号放大及噪声处理单元；通过平衡探测器、高通滤波器及射频放大器，依次对声波调制信号进行放大，所述平衡探测器还用于抑制共模噪声，在所述射频放大器前后设置所述高通滤波器滤除低频噪声。

9.根据权利要求8所述的微腔振动谱仪系统，其特征在于，所述微腔振动谱仪系统还包括脉冲激光空间位置扫描系统；所述脉冲激光空间位置扫描系统用于与振镜、电控三维平移台共同实现对三维样品任意位置的待测颗粒物进行激发，实现成像功能。

10.一种细颗粒物固有振动谱的测量方法，其特征在于，包括：

1)将待测颗粒物放置在光学微腔表面或与光学微腔接触的固体基底上；

2)脉冲光源的激光照射在所述待测颗粒物上，所述待测颗粒物颗粒振动产生的声波传播到所述光学微腔的光学模式所在区域，使光学模式的共振频率发生移动；

3)单频光通过微纳光波导-光学微腔耦合激发光学模式，当单频光的频率略微失谐于光学模式共振频率，声波调制导致的模式共振频率的变化转换为透射光光强的变化。