CN113376136A - 一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注到双芯光子晶体光纤的空气孔中，将所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，将所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至光谱仪模块中进行后续分析，能够有效地过滤背景激光，并具有微流控和增强荧光激发的功能，有利于在仅仅消耗少量样品的条件下就能够获得较好的检测效果。

Description

一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法

技术领域

本发明涉及荧光探测术，特别是一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注到双芯光子晶体光纤的空气孔中，将所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，将所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至光谱仪模块中进行后续分析，能够有效地过滤背景激光，并具有微流控和增强荧光激发的功能，有利于在仅仅消耗少量样品的条件下就能够获得较好的检测效果。

背景技术

荧光检测技术是一种极具价值的定性与定量分析工具，具备高灵敏度与低干扰等优点，并因此在临床医学、生物化学、食品安全与环保等领域具有越来越广泛的应用前景，具体包括核酸检测中的实时荧光定量PCR、帕金森病症监测中的生物分子探针以及海洋污染监测中的深水检测等等。

在现有的技术方案中，荧光检测系统主要依赖于空间光学器件，如分光镜、滤波片、透镜等等，以及电子器件，如光电倍增管等等，来实现荧光的分析与处理。然而，这样的荧光检测系统具有一定的局限性：(1)难以实现小型化与集成化；(2)由于对空间光学器件的应用，对系统的稳定性提出了一定的要求；(3)由于引入了不同的器件用于荧光处理，降低了系统的可靠性；(4)需要较为大量的样品才能够获得较好的检测效果。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注到双芯光子晶体光纤的空气孔中，将所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，将所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至光谱仪模块中进行后续分析，能够有效地过滤背景激光，并具有微流控和增强荧光激发的功能，有利于在仅仅消耗少量样品的条件下就能够获得较好的检测效果。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，包括双芯光子晶体光纤，所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至所述光谱仪模块中，所述双芯光子晶体光纤中的空气孔通过吸液装置灌注有待测荧光样品溶液。

所述光谱仪模块包括依次连接的准直透镜、光谱仪和计算机，所述准直透镜对准所述双芯光子晶体光纤的荧光信号输出端，所述光谱仪将所述荧光信号形成的荧光光谱数据传输给所述计算机，所述计算机计算出荧光光谱信息和荧光强度信息。

所述单模光纤的激光输出端具有烧球结构以将激发激光聚焦于所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输入端。

所述单模光纤被安装在第一光纤位移架上，所述双芯光子晶体光纤被安装在第二光纤位移架上，所述第一光纤位移架用于所述单模光纤与所述双芯光子晶体光纤的对接，所述第二光纤位移架用于双芯光子晶体光纤与所述准直透镜的对接。

所述吸液装置包括注射器和从所述注射器的注射头接口接续的负压腔，所述负压腔的上口连接所述注射头接口，所述负压腔的下口设置有硅胶堵头，所述双芯光子晶体光纤的一端穿插所述硅胶堵头伸入到所述负压腔内，所述双芯光子晶体光纤的另一端为插入所述待测荧光样品溶液的吸液口。

所述负压腔的腔体采用PVC管。

所述注射器的筒口凸沿设置有注射器夹具，所述注射器夹具包括通过机械紧固件将所述筒口凸夹紧的下层第一亚克力板和下层第二亚克力板，所述机械紧固件中的螺栓具有向上延伸部，所述向上延伸部连接有可转动开合的上层亚克力板，所述上层亚克力板用来在注射器活塞被抽起后保持活塞位置以维持负压腔中的低气压环境从而维持所述双芯光子晶体光纤吸液所需的压差。

一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测方法，其特征在于，采用上述基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统以同时实现滤光和增强。

包括以下步骤：

步骤1，根据待测荧光样品溶液的激发波长切下预设长度的双芯光子晶体光纤备用；

步骤2，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注进入裁切好的双芯光子晶体光纤的空气孔中；

步骤3，将灌注好的双芯光子晶体光纤放入荧光探测系统，组装调制荧光探测系统；

步骤4，打开激光光源，从双芯光子晶体光纤末端的一个纤芯中得到纯净的荧光，耦合至光谱仪模块中进行后续分析。

所述步骤1中的预设长度通过以下方式确定：根据所述双芯光子晶体光纤的耦合长度与波长的关系表达式：

L_C＝3.27×10^-13λ^-1.82

得到激发波长下双芯光子晶体光纤的耦合距离，选取耦合长度的奇数倍作为所述双芯光子晶体光纤的预设长度。

所述步骤2包括：(1)组装吸液装置，借助医用一次性注射针头将光纤插入硅胶堵头中，随后将硅胶堵头填塞进PVC管的一端以密封该侧端头；将PVC管未填塞硅胶堵头的一端与注射器头部相连接；(2)将吸液装置固定在铁架台上并调整至合适的高度，使得光纤裸露于空气的下端面浸入荧光溶液样品；(3)抽起注射器活塞至一定高度，将所述注射器夹具的上层亚克力板逆时针旋转卡住活塞柄。待一段时间以后在光纤的上端面观察到荧光溶液液滴，所述吸液过程完成。

所述步骤3包括：将与激光器连接的单模光纤与灌注待测荧光溶液的双芯光子晶体光纤放置于光纤位移架上进行对准；将双芯光子晶体光纤的另一端放置于另一光纤位移架上，不断调整光纤位移架使其中一纤芯与准直透镜对接。

所述步骤4包括：打开激光器开关，向荧光探测系统中输入恒定的激励光功率。将双芯光子晶体光纤的的一纤芯中输出的纯净荧光耦合至光谱仪模块中，在计算机中对出射光进行处理，获得荧光光谱和强度信息。

本发明的技术效果如下：本发明一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法，包括：吸液装置，激光器，单模光纤，光纤位移架，双芯光子晶体光纤以及光谱仪模块，其中，吸液装置、用于将荧光溶液吸入双芯光子晶体光纤的空气孔中；单模光纤与激光器连接，通过光纤位移架将激发光耦合至双芯光子晶体光纤中并激发荧光溶液；光谱仪模块，包括准直透镜、光谱仪以及计算机，其中，准直透镜用于将双芯光子晶体光纤的荧输出光信号耦合至光谱仪模块中，获得荧光光谱信息和强度信息。本发明集滤波、增强以及微流控功能于一体，实现了探测过程的全光纤化，为系统的进一步小型化与集成化提供了可能，并提高了系统的可靠性。

本申请提供了一种基于双芯光纤的荧光探测系统和方法，相对于现有技术优势在于：1、基于对双芯光子晶体光纤的运用，实现了集滤波、增强以及样品池功能于一体的荧光检测系统，实现了探测过程的全光纤化，为系统的进一步小型化与集成化提供了可能，并提高了系统的可靠性。2、所实现的荧光检测仪可以针对不同应用场合的需求，通过调整双芯光子晶体光纤的长度实现对系统整体大小与结构的调整与设计以及不同波长范围的滤波，具有较高的灵活性。3、该系统的样品池被集成在双芯光子晶体光纤内，提高了荧光溶液的利用效率，并且由于系统具备较好的荧光增益能力及光纤具备对于荧光的收集与低损耗传输能力，该系统仅需极少量样品(一般少于0.1mm³)即可获得较好的检测效果。

附图说明

图1是实施本发明一种基于双芯光纤的荧光探测系统结构示意图。

图2是图1中吸液装置结构示意图。图2中双芯光子晶体光纤6的下端插入到待测荧光样品溶液中。

图3是图1中单模光纤烧球示意图。图3中上半部分为烧球前单模光纤轴向截面图，下半部分为单模光纤烧球后轴向截面图，图中箭头线表示激发激光左入右出。

图4是图1中双芯光子晶体光纤结构示意图。图4中光纤中心左右分布着第一纤芯和第二纤芯，纤芯周围是呈蜂窝状的空气孔阵列。

图5是实施本发明一种基于双芯光纤的荧光探测方法的流程示意图。图5中包括步骤1，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注到双芯光子晶体光纤的空气孔中，将所述双芯光子晶体光纤接入荧光探测系统；步骤2，利用单模光纤将激光器发射的激发激光输入到所述双芯光子晶体光纤中，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号；步骤3，所述荧光信号被耦合至光谱仪模块中进行后续分析。

图6是双芯光子晶体光纤耦合长度与波长的关系示意图。图6中横坐标为波长/m，λ：0.4-0.6-0.8-1-1.2-1.4-1.6*10^-6m；纵坐标为耦合长度Lc/cm，0-0.05-0.1-0.15cm。

附图标记列示如下：1-吸液装置；2-激光器；3-单模光纤；4-第一光纤位移架；5-第二光纤位移架；6-双芯光子晶体光纤；7-光谱仪模块；11-注射器；12-注射器夹具；13-负压腔；71-准直透镜；72-光谱仪；73-计算机；121-下层第一亚克力板；122-下层第二亚克力板；123-上层亚克力板；124-机械紧固件；131-PVC管；132-硅胶堵头。

具体实施方式

下面结合附图(图1-图6)和实施例对本发明进行说明。

图1是实施本发明一种基于双芯光纤的荧光探测系统结构示意图。图2是图1中吸液装置结构示意图。图3是图1中单模光纤烧球示意图。图4是图1中双芯光子晶体光纤结构示意图。图5是实施本发明一种基于双芯光纤的荧光探测方法的流程示意图。图6是双芯光子晶体光纤耦合长度与波长的关系示意图。参考图1至图6所示，一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，包括双芯光子晶体光纤6，所述双芯光子晶体光纤6的一端连接到光谱仪模块7，所述双芯光子晶体光纤6的另一端通过单模光纤3连接到激光器2，所述双芯光子晶体光纤6中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤6中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至所述光谱仪模块7中，所述双芯光子晶体光纤6中的空气孔通过吸液装置1灌注有待测荧光样品溶液。所述光谱仪模块7包括依次连接的准直透镜71、光谱仪72和计算机73，所述准直透镜71对准所述双芯光子晶体光纤6的荧光信号输出端，所述光谱仪72将所述荧光信号形成的荧光光谱数据传输给所述计算机73，所述计算机73计算出荧光光谱信息和荧光强度信息。所述单模光纤3的激光输出端具有烧球结构以将激发激光聚焦于所述双芯光子晶体光纤6中的第一纤芯输入端。所述单模光纤3被安装在第一光纤位移架4上，所述双芯光子晶体光纤6被安装在第二光纤位移架5上，所述第一光纤位移架4用于所述单模光纤3与所述双芯光子晶体光纤6的对接，所述第二光纤位移架5用于双芯光子晶体光纤6与所述准直透镜71的对接。

所述吸液装置1包括注射器11和从所述注射器11的注射头接口接续的负压腔13，所述负压腔13的上口连接所述注射头接口，所述负压腔13的下口设置有硅胶堵头132，所述双芯光子晶体光纤6的一端穿插所述硅胶堵头132伸入到所述负压腔13内，所述双芯光子晶体光纤6的另一端为插入所述待测荧光样品溶液的吸液口。所述负压腔13的腔体采用PVC管131。所述注射器13的筒口凸沿设置有注射器夹具12，所述注射器夹具12包括通过机械紧固件124将所述筒口凸沿夹紧的下层第一亚克力板121和下层第二亚克力板122，所述机械紧固件24中的螺栓具有向上延伸部，所述向上延伸部连接有可转动开合的上层亚克力板123，所述上层亚克力板123用来在注射器活塞被抽起后保持活塞位置以维持负压腔13中的低气压环境从而维持所述双芯光子晶体光纤6吸液所需的压差。

一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测方法，其特征在于，采用上述基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统以同时实现滤光和增强。包括以下步骤：步骤1，根据待测荧光样品溶液的激发波长切下预设长度的双芯光子晶体光纤备用；步骤2，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注进入裁切好的双芯光子晶体光纤的空气孔中；步骤3，将灌注好的双芯光子晶体光纤放入荧光探测系统，组装调制荧光探测系统；步骤4，打开激光光源，从双芯光子晶体光纤末端的一个纤芯中得到纯净的荧光，耦合至光谱仪模块中进行后续分析。

所述步骤1中的预设长度通过以下方式确定：根据所述双芯光子晶体光纤的耦合长度与波长的关系表达式：

L_C＝3.27×10^-13λ^-1.82

得到激发波长下双芯光子晶体光纤的耦合距离，选取耦合长度的奇数倍作为所述双芯光子晶体光纤的预设长度。所述步骤2包括：(1)组装吸液装置，借助医用一次性注射针头将光纤插入硅胶堵头中，随后将硅胶堵头填塞进PVC管的一端以密封该侧端头；将PVC管未填塞硅胶堵头的一端与注射器头部相连接；(2)将吸液装置固定在铁架台上并调整至合适的高度，使得光纤裸露于空气的下端面浸入荧光溶液样品；(3)抽起注射器活塞至一定高度，将所述注射器夹具的上层亚克力板逆时针旋转卡住活塞柄。待一段时间以后在光纤的上端面观察到荧光溶液液滴，所述吸液过程完成。所述步骤3包括：将与激光器连接的单模光纤与灌注待测荧光溶液的双芯光子晶体光纤放置于光纤位移架上进行对准；将双芯光子晶体光纤的另一端放置于另一光纤位移架上，不断调整光纤位移架使其中一纤芯与准直透镜对接。所述步骤4包括：打开激光器开关，向荧光探测系统中输入恒定的激励光功率。将双芯光子晶体光纤的的一纤芯中输出的纯净荧光耦合至光谱仪模块中，在计算机中对出射光进行处理，获得荧光光谱和强度信息。

一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统和方法，能够有效地过滤背景激光，并增强荧光激发。

在一实施例中，如图1所示，本公开提供了一种基于双芯光纤的荧光探测系统，装置包括吸液装置(1)，激光器(2)，单模光纤(3)，光纤位移架(4)、(5)，双芯光子晶体光纤(6)以及光谱仪模块(7)，其中，吸液装置(1)，用于将荧光溶液吸入双芯光子晶体光纤(6)的空气孔中；激光器(2)与单模光纤(3)连接，单模光纤(3)通过光纤位移架(4)与双芯光子晶体光纤(6)对接，用于将激发光耦合至双芯光子晶体光纤(6)中并激发荧光溶液；光谱仪模块(7)，包括准直透镜(71)、光谱仪(72)以及计算机(73)，其中，准直透镜(71)用于将双芯光子晶体光纤(6)的一特定纤芯的出射光耦合至光谱仪模块中；双芯光子晶体光纤(6)通过光纤位移架(5)与准直透镜(71)对接，光谱仪(72)连接到计算机(73)对出射光进行相应处理，获得荧光强度信息。

如图2所示，吸液装置(1)包括注射器(11)、注射器夹具(12)和压力腔(13)，其中，注射器(11)通过抽拉，在压力腔(12)中形成低气压环境，压力腔与外界的气压差促使荧光溶液吸入光子晶体光纤的空气孔中。压力腔(13)，包括PVC管(131)和硅胶堵头(132)，其中，硅胶堵头(132)中插有待灌注荧光溶液的双芯光子晶体光纤；所述注射器夹具(12)，包括亚克力板(121)、(122)、(123)，以及机械紧固件(124)，其中，亚克力板(121)、(122)借助螺栓和六角法兰螺母夹紧注射器空筒顶端的类椭圆形片状结构，亚克力板(123)用来在注射器活塞被抽起后保持活塞位置，维持压力腔中的低气压环境，从而维持光纤吸液所需的压差。上层板通过六角螺母和六角法兰螺母的配合来支撑，这种螺母的组合可以根据所处理的双芯光子晶体光纤的长度灵活地调整吸液时抽拉活塞的高度。

如图3所示，单模光纤(3)进行烧球处理，相当于一个具有聚焦效果的简易透镜，用于将激发光聚焦于双芯光子晶体光纤(6)的一特定纤芯中。

如图4所示，作为本发明一实施例，选用的双芯光子晶体光纤(3)的直径为125μm，空气孔直径为2μm，空气孔间距为3.75μm。

本公开的另一实施例提供了一种基于上述荧光探测系统的荧光探测方法，可以用于有效地过滤背景激光，检测出荧光的强度。如图5所示，包括以下步骤：

步骤1根据待测荧光样品溶液的激发波长切下特定长度的双芯光子晶体光纤备用。

如图6所示，根据所述双芯光子晶体光纤的耦合长度与波长的关系表达式：

L_C＝3.27×10^-13λ^-1.82

得到激发波长下双芯光子晶体光纤的耦合距离，选取耦合长度的整数倍作为光纤长度。作为本发明一实施例，待测荧光溶液的激发光中心波长为473nm，双芯光子晶体光纤的耦合长度为3.78cm，考虑实用性，裁切下长度为17.9cm的双芯光纤。量取长度略长的双芯光子晶体光纤，用剥线钳剥除光纤两端的涂覆层，用光纤切割刀将光纤两端面平齐地切断，同时确保剩余长度等于17.9cm。

步骤2利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注进入裁切好的双芯光子晶体光纤的空气孔中。

(1)组装吸液装置，借助医用一次性注射针头将光纤插入硅胶堵头中，随后将硅胶堵头填塞进PVC管的一端以密封该侧端头；将PVC管未填塞硅胶堵头的一端与注射器头部相连接。

(2)将吸液器装置固定在铁架台上并调整至合适的高度，使得光纤裸露于空气的下端面浸入荧光溶液样品。

(3)抽起注射器活塞至一定高度，将所述注射器夹具的上层亚克力板逆时针旋转卡住活塞柄。待一段时间以后在光纤的上端面观察到荧光溶液液滴，所述吸液过程完成。

作为本发明一实施例，将上述吸液后的双芯光纤置于光纤位移架上与通过473nm激发光的单模光纤对接，激发光耦合至双芯光子晶体光纤中后可激发荧光溶液，单模光纤与双芯PCF裸纤耦合处产生被激发的荧光。

步骤3将灌注好的双芯光子晶体光纤放入荧光探测系统，组装调制荧光探测系统。将与激光器连接的单模光纤与灌注待测荧光溶液的双芯光子晶体光纤放置于光纤位移架上进行对准；将双芯光子晶体光纤的另一端放置于另一光纤位移架上，不断调整光纤位移架使其中一纤芯与准直透镜对接。

作为本发明一实施例，单模光纤与灌注待测荧光溶液的双芯光子晶体光纤中心对齐后，利用光纤位移架将单模光纤沿双芯光纤纤芯方向平移3.75um，用于将激发光耦合至双芯光子晶体光纤一个纤芯中并激发荧光溶液。

步骤4打开激光光源，用功率为40mW，中心波长为473nm的激光器将激发光输入灌注成功后的双芯PCF。从双芯光子晶体光纤末端的一个纤芯中得到纯净的荧光，耦合至光谱仪模块中进行后续分析。

作为本发明一实施例，将双芯光子晶体光纤的出光截面耦合进入光谱仪进行分析，得到激发出的荧光中心波长670nm处的强度为6000counts，滤波效率为93.81％。

一种基于双芯光纤的荧光探测系统，包括吸液装置，激光器，单模光纤，光纤位移架，双芯光子晶体光纤以及光谱仪模块，其中，所述吸液装置，用于将荧光溶液吸入双芯光子晶体光纤的空气孔中；所述激光器与单模光纤连接，所述单模光纤通过光纤位移架与双芯光子晶体光纤对接，用于将激发光耦合至双芯光子晶体光纤中并激发荧光溶液；所述光谱仪模块，包括准直透镜、光谱仪以及计算机，其中，所述准直透镜用于将双芯光子晶体光纤的一特定纤芯的出射光耦合至光谱仪模块中；所述双芯光子晶体光纤通过光纤位移架与准直透镜对接，光谱仪连接到计算机对出射光进行相应处理，获得荧光强度信息。

所述吸液装置包括注射器、注射器夹具和压力腔，其中，注射器通过抽拉，在压力腔中形成低气压环境，压力腔与外界的气压差促使荧光溶液吸入光子晶体光纤的空气孔中。

所述压力腔，包括PVC管和硅胶堵头，其中，硅胶堵头中插有待灌注荧光溶液的双芯光子晶体光纤；所述注射器夹具，包括三块亚克力板和机械紧固件，其中，所述下层的两块亚克力板借助螺栓和六角法兰螺母夹紧注射器空筒顶端的类椭圆形片状结构，所述上层的一块可旋转的亚克力板用来在注射器活塞被抽起后保持活塞位置，维持压力腔中的低气压环境，从而维持光纤吸液所需的压差。

单模光纤进行烧球处理，相当于一个具有聚焦效果的简易透镜，用于将激发光聚焦于双芯光子晶体光纤的一特定纤芯中。

所述双芯光子晶体光纤的长度选择为激发光波长下其耦合长度的整数倍，用于确保背景激光全部从一个纤芯中射出，所述准直透镜与另一纤芯对接，将纯净的荧光耦合至光谱仪模块中进行后续分析。

一种利用上述基于双芯光纤的荧光探测系统进行荧光探测的方法，其特征在于滤光和增强的同时实现，包括以下步骤：

步骤1根据待测荧光样品溶液的激发波长切下特定长度的双芯光子晶体光纤备用。

步骤2利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注进入裁切好的双芯光子晶体光纤的空气孔中。

步骤3将灌注好的双芯光子晶体光纤放入荧光探测系统，组装调制荧光探测系统。

步骤4打开激光光源，从双芯光子晶体光纤末端的一个纤芯中得到纯净的荧光，耦合至光谱仪模块中进行后续分析。

所述步骤1包括：

根据所述双芯光子晶体光纤的耦合长度与波长的关系表达式：

L_C＝3.27×10^-13λ^-1.82

得到激发波长下双芯光子晶体光纤的耦合距离，选取耦合长度的奇数倍作为光纤长度。量取长度略长于选定长度的双芯光子晶体光纤，用剥线钳剥除双芯光子晶体光纤两端的涂覆层，用光纤切割刀将光纤两端面平齐地切断，同时确保剩余长度等于选定长度。

所述步骤2包括：

(1)组装吸液装置，借助医用一次性注射针头将光纤插入硅胶堵头中，随后将硅胶堵头填塞进PVC管的一端以密封该侧端头；将PVC管未填塞硅胶堵头的一端与注射器头部相连接。

(2)将吸液器装置固定在铁架台上并调整至合适的高度，使得光纤裸露于空气的下端面浸入荧光溶液样品。

(3)抽起注射器活塞至一定高度，将所述注射器夹具的上层亚克力板逆时针旋转卡住活塞柄。待一段时间以后在光纤的上端面观察到荧光溶液液滴，所述吸液过程完成。

所述步骤3包括：

将与激光器连接的单模光纤与灌注待测荧光溶液的双芯光子晶体光纤放置于光纤位移架上进行对准；将双芯光子晶体光纤的另一端放置于另一光纤位移架上，不断调整光纤位移架使其中一纤芯与准直透镜对接。

所述步骤4包括：

打开激光器开关，向荧光探测系统中输入恒定的激励光功率。将双芯光子晶体光纤的的一纤芯中输出的纯净荧光耦合至光谱仪模块中，在计算机中对出射光进行处理，获得荧光光谱和强度信息。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，包括双芯光子晶体光纤，所述双芯光子晶体光纤的一端连接到光谱仪模块，所述双芯光子晶体光纤的另一端通过单模光纤连接到激光器，所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输出激发激光，所述双芯光子晶体光纤中的第二纤芯输出荧光信号，所述荧光信号被耦合至所述光谱仪模块中，所述双芯光子晶体光纤中的空气孔通过吸液装置灌注有待测荧光样品溶液。

2.根据权利要求1所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述光谱仪模块包括依次连接的准直透镜、光谱仪和计算机，所述准直透镜对准所述双芯光子晶体光纤的荧光信号输出端，所述光谱仪将所述荧光信号形成的荧光光谱数据传输给所述计算机，所述计算机计算出荧光光谱信息和荧光强度信息。

3.根据权利要求1所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述单模光纤的激光输出端具有烧球结构以将激发激光聚焦于所述双芯光子晶体光纤中的第一纤芯输入端。

4.根据权利要求2所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述单模光纤被安装在第一光纤位移架上，所述双芯光子晶体光纤被安装在第二光纤位移架上，所述第一光纤位移架用于所述单模光纤与所述双芯光子晶体光纤的对接，所述第二光纤位移架用于双芯光子晶体光纤与所述准直透镜的对接。

5.根据权利要求1所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述吸液装置包括注射器和从所述注射器的注射头接口接续的负压腔，所述负压腔的上口连接所述注射头接口，所述负压腔的下口设置有硅胶堵头，所述双芯光子晶体光纤的一端穿插所述硅胶堵头伸入到所述负压腔内，所述双芯光子晶体光纤的另一端为插入所述待测荧光样品溶液的吸液口。

6.根据权利要求5所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述负压腔的腔体采用PVC管。

7.根据权利要求5所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统，其特征在于，所述注射器的筒口凸沿设置有注射器夹具，所述注射器夹具包括通过机械紧固件将所述筒口凸夹紧的下层第一亚克力板和下层第二亚克力板，所述机械紧固件中的螺栓具有向上延伸部，所述向上延伸部连接有可转动开合的上层亚克力板，所述上层亚克力板用来在注射器活塞被抽起后保持活塞位置以维持负压腔中的低气压环境从而维持所述双芯光子晶体光纤吸液所需的压差。

8.一种基于双芯光子晶体光纤的荧光探测方法，其特征在于，采用如上述权利要求1-7之一所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测系统以同时实现滤光和增强。

9.根据权利要求8所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据待测荧光样品溶液的激发波长切下预设长度的双芯光子晶体光纤备用；

步骤2，利用吸液装置将待测荧光样品溶液灌注进入裁切好的双芯光子晶体光纤的空气孔中；

步骤3，将灌注好的双芯光子晶体光纤放入荧光探测系统，组装调制荧光探测系统；

步骤4，打开激光光源，从双芯光子晶体光纤末端的一个纤芯中得到纯净的荧光，耦合至光谱仪模块中进行后续分析。

10.根据权利要求9所述的基于双芯光子晶体光纤的荧光探测方法，其特征在于，所述步骤1中的预设长度通过以下方式确定：根据所述双芯光子晶体光纤的耦合长度与波长的关系表达式：

L_C＝3.27×10^-13λ^-1.82

得到激发波长下双芯光子晶体光纤的耦合距离，选取耦合长度的奇数倍作为所述双芯光子晶体光纤的预设长度。

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