(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210712548.3 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 长春理工大 学 地址 130022 吉林省长 春市卫星路7089号 (72)发明人 李明宇　谢佳一　苏国帅　王朝宇　 章喆　杨志平　何建军　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 刘静 (51)Int.Cl. G01N 21/41(2006.01) G01N 21/59(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 基于反射结构的温度不敏感的级联双环检 测仪器 (57)摘要 本发明公开了一种基于反射结构的温度不 敏感的级联双环检测仪器， 包括输入光源、 光纤 耦合器、 探测器、 空间光学系统、 级联双 环传感器 和反射结构。 光纤耦合器有多个端口分别连接空 间光学系统和探测器； 级 联双环传感器第一端口 上有光栅耦合器阵列， 其中一环 不修饰生物分子 膜与待测溶液接触是参考环； 另一环 修饰生物分 子膜与待测溶液接触是传感环， 级联双环传感器 第二端口与反射结构相连。 本发 明采用光学系统 将空间光通过光栅耦合器输入到级联双环传感 器芯片中， 利用扫描反射镜实现不同传感单元的 切换， 降低了传感器的制作成本， 增加了传感器 芯片利用率， 级联双环传感器第二端口连接反射 结构， 增加了谐振光与被测物质的相互作用， 提 高了检测灵敏度。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 115128038 A 2022.09.30 CN 115128038 A 1.一种基于反射结构的温度不敏感的级联双环检测仪器， 其特征在于， 包括输入光源、 光纤耦合器、 探测器、 空间光学系统、 光栅耦合器阵列、 级联双环传感器、 生物分子修饰部 分 和反射结构； 所述光纤耦合器在强度探测时有四个端口： 第一端口连接输入光源， 第二端口连接探 测器一， 第三端口连接空间光学系统， 第四端口连接探测器二； 所述光纤耦合器在波长探测 时有三个端口： 第一端口连接输入光源， 第二端口连接探测器一， 第三端口连接空间光学系 统； 所述级联双环传感器第 一端口上设有光栅耦合器阵列， 通过所述空间光学系统 的光以 光栅耦合的方式进入所述级联双环传感器中； 所述级联双环传感器中一环不修饰生物分子 膜， 且与待测溶液接触作为参考环； 另一环修饰生物分子膜， 且与待测溶液接触， 作为传感 环； 所述级联双环传感器第二端口连接反射结构； 所述反射结构和所述组成级联双环传感 器的波导中传播的光波模式相同； 所述级联双环传感器的参考环和传感环满足温度不灵 敏条件： Swr·Lr＝Sws·Ls； 其中Lr 和Ls分别为参考环和传感环的周长； Swr和Sws分别为参考环和传感环的温度波导灵敏度。 2.根据权利要求1所述的一种基于反射结构的温度不敏感的级联双环检测仪器， 其特 征在于， 所述输入光源在强度探测时由宽带光源和滤波器组成； 所述输入光源在波长探测 时是可调谐激光器。 3.根据权利要求1所述的一种基于反射结构的温度不敏感的级联双环检测仪器， 其特 征在于， 所述探测器在强度探测时有两个， 分别为探测器一和探测器二， 这两个探测器都是 光功率计； 在波长 探测时探测器只有一个， 为 光功率计。 4.根据权利要求1所述的一种基于反射结构的温度不敏感的级联双环检测仪器， 其特 征在于， 所述反射结构是在级联双环传感器的第二端口镀的反射膜， 或者是连接的环形波 导反射环形 结构， 或者是级联双环传感器的第二端口连接的带有反射尾纤的单模光纤。 5.根据权利要求1所述的一种基于反射结构的温度不敏感的级联双环检测仪器， 其特 征在于， 对于强度探测， 当Lr＝Ls时， 强度探测灵敏度最高。 6.根据权利要求1所述的一种基于反射结构的温度不敏感的级联双环检测仪器， 其特 征在于， 待测溶 液同时通过微 流通道流经参 考环和传感环。 7.根据权利要求1所述的一种基于反射结构的温度不敏感的级联双环检测仪器， 其特 征在于， 所述空间光学系统包括准直镜、 扫描反射镜和聚焦和光束收集光学系统， 通过扫描 反射镜的转角扫描， 实现同一芯片上不同级联双环传感器的切换； 所述聚焦和光束收集光 学系统能够将入射 光的能量聚集后入射到光 栅耦合器阵列。 8.根据权利要求1所述的一种基于反射结构的温度不敏感的级联双环检测仪器， 其特 征在于， 在强度探测时所述输入光源的输入光一部分通过光纤耦合器进入探测器一， 监控 输入的光功 率稳定性， 另一部 分通过空间光学系统利用光栅耦合的方式进入级联双环传感 器中， 级联双环传感器第二端口连接的反射结构将光原路 返回， 最终进入到 探测器二中。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115128038 A 2基于反射 结构的温度不敏感的级 联双环检测仪器 技术领域 [0001]本发明涉及 一种检测仪器， 尤其涉及一种基于反射结构的温度不敏感的级联双环 检测仪器。 背景技术 [0002]以传感技术为代表的信息获取技术， 正在极大地改变着我们的生活。 传感器作为 智能硬件的前端， 获得了广泛的研究， 也取得了一系列进展。 光学生物传感器由于其高灵敏 度， 抗电磁干扰， 可多功能集成及高度灵活性等优势， 有着潜在的巨大商业应用前景。 基于 片上集成的光学生物传感器具有微量检测的特点， 所以节约了所用检测试剂的成本。 但是 因为其目前和输入光源用光纤阵列连接， 检测 新的生物分子时需要解离光纤阵列与芯片， 因此实验操作难度大且芯片容易受损。 而且传统的级联双环传感器容易受外界温度 的干 扰， 降低了传感的准确性。 发明内容 [0003]本发明的目的在于针对现有技术的不足， 提供一种基于反射结构的温度不敏感的 级联双环检测仪器。 [0004]本发明解决其技术问题采用的技术方案是： 一种基于反射结构的温度不敏感的级 联双环检测仪器， 包括输入光源、 光纤耦合器、 探测 器、 空间光学系统、 光栅耦合器阵列、 级 联双环传感器、 生物分子修饰部分和反射结构； [0005]所述光纤耦合器在强度探测时有四个端口： 第一端口连接输入光源， 第二端口连 接探测器一， 第三端口连接空间光学系统， 第四端口连接探测器二； 所述光纤耦合器在波长 探测时有三个端口： 第一端口连接输入光源， 第二端口连接探测器， 第三端口连接空间光学 系统。 [0006]所述级联双环传感器第一端口上设有光栅耦合器阵列， 通过所述空间光学系统的 光以光栅耦合的方式进入所述级联双环传感器中； 所述级联双环传感器中一环不修饰生物 分子膜， 且与待测溶液接触作为参考环； 另一环修饰生物分子膜， 且与待测溶液接触， 作为 传感环； 所述级联双环传感器第二端口连接反射结构； 所述反射结构和所述组成级联双环 传感器的波导中传播的光波模式相同； [0007]所述级联双环传感器的参考环和传感环满足温度不灵敏条件： Swr·Lr＝Sws·Ls； 其中Lr和Ls分别为参考环和传感环的周长； Swr和Sws分别为参考环和传感环的温度波导灵敏 度。 [0008]进一步地， 所述输入光源在强度探测时由宽带光源和滤波器组成； 在波长探测时 可以是宽带光源也可以是 可调谐激光器。 [0009]进一步地， 所述探测器在强度探测时有两个， 分别为探测器一和探测器二， 这两个 探测器都是光功率计； 在波长 探测时探测器只有一个光功率计。 [0010]进一步地， 所述反射结构可以是在级联双环传感器的第二端口镀的反射膜， 或者说　明　书 1/4 页 3 CN 115128038 A 3