【摘要】：將石英裸光纖植入聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片的微流道中,采用沿光纖軸向光激勵(lì)、消逝場激勵(lì)染料分子的方式,在基片微流道中獲得均勻的熒光輻射。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在激勵(lì)光強(qiáng)確定的條件下,熒光輻射的強(qiáng)度與染料溶液的濃度呈線性正相關(guān)關(guān)系,而與包層溶液的折射率呈非線性正相關(guān)的關(guān)系。用消逝波激勵(lì)熒光的輻射理論,很好地解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【圖文】：

度在θｃ１至θｃ２－θｃ１范圍內(nèi)的光線進(jìn)入染料包層溶液后不能繼續(xù)在光纖界面以全反射方式傳播而折射到包層溶液中。設(shè)光纖半徑為ｒ，則Ｌ０＝２ｒｔａｎθｃ２，以ｎ２＝１．４３２計(jì)算，得Ｌ０≈１．０ｍｍ。因此，為了減弱折射光對實(shí)驗(yàn)的影響，在激勵(lì)光進(jìn)入微流道前，在光路中加入毛細(xì)管Ｃ（直徑Ｄ＝３００μｍ），并在Ｃ內(nèi)注入和微流道中相同濃度和折射率的包層染料溶液，濾去在微流道中不滿足全反射條件的激勵(lì)光。為方便實(shí)驗(yàn)，取毛細(xì)管的長度為２ｃｍ。圖２實(shí)驗(yàn)裝置圖Ｆｉｇ．２Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐ３．２實(shí)驗(yàn)３．２．１熒光沿光纖軸向的分布圖３是在激勵(lì)功率為２０ｍＷ，染料濃度Ｎ＝０．０１ｍｍｏｌ／Ｌ和溶液折射率ｎ２＝１．３６１時(shí)Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ６Ｇ的熒光強(qiáng)度分布。圖３（ａ）是熒光沿光纖軸向輻射的實(shí)物圖，圖３（ｂ）、（ｃ）分別是熒光沿光纖軸向不同位置處的熒光光譜和熒光輻射強(qiáng)度的分布。由圖３可知，采用沿光纖軸向激勵(lì)光的消逝場激勵(lì)染料分子的方式，可以獲得沿光纖軸向較長范圍的熒光輻射；由于激勵(lì)光的消逝場在光纖周圍是均勻分布的，所以熒光輻射在光纖周圍也是均勻分布的；通過選擇適當(dāng)?shù)陌鼘尤芤赫凵渎室约叭玖蠞舛瓤梢垣@得沿光纖軸向接近均勻的熒光輻射。下面主要討論在Ｚ＝０ｍｍ處ＰＤＭＳ芯片微流通道內(nèi)包層染料濃度及溶液折射率對熒光輻射強(qiáng)度的影響。圖３（ａ）熒光沿光纖軸向輻射實(shí)物圖；（ｂ）熒光沿光纖軸向的光譜；（ｃ）熒光沿光纖軸向的強(qiáng)度分布Ｆｉｇ．３（ａ）Ｐｉｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｌｕｏｒ

Ｌ０＝２ｒｔａｎθｃ２，以ｎ２＝１．４３２計(jì)算，得Ｌ０≈１．０ｍｍ。因此，為了減弱折射光對實(shí)驗(yàn)的影響，在激勵(lì)光進(jìn)入微流道前，在光路中加入毛細(xì)管Ｃ（直徑Ｄ＝３００μｍ），并在Ｃ內(nèi)注入和微流道中相同濃度和折射率的包層染料溶液，濾去在微流道中不滿足全反射條件的激勵(lì)光。為方便實(shí)驗(yàn)，取毛細(xì)管的長度為２ｃｍ。圖２實(shí)驗(yàn)裝置圖Ｆｉｇ．２Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐ３．２實(shí)驗(yàn)３．２．１熒光沿光纖軸向的分布圖３是在激勵(lì)功率為２０ｍＷ，染料濃度Ｎ＝０．０１ｍｍｏｌ／Ｌ和溶液折射率ｎ２＝１．３６１時(shí)Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ６Ｇ的熒光強(qiáng)度分布。圖３（ａ）是熒光沿光纖軸向輻射的實(shí)物圖，圖３（ｂ）、（ｃ）分別是熒光沿光纖軸向不同位置處的熒光光譜和熒光輻射強(qiáng)度的分布。由圖３可知，，采用沿光纖軸向激勵(lì)光的消逝場激勵(lì)染料分子的方式，可以獲得沿光纖軸向較長范圍的熒光輻射；由于激勵(lì)光的消逝場在光纖周圍是均勻分布的，所以熒光輻射在光纖周圍也是均勻分布的；通過選擇適當(dāng)?shù)陌鼘尤芤赫凵渎室约叭玖蠞舛瓤梢垣@得沿光纖軸向接近均勻的熒光輻射。下面主要討論在Ｚ＝０ｍｍ處ＰＤＭＳ芯片微流通道內(nèi)包層染料濃度及溶液折射率對熒光輻射強(qiáng)度的影響。圖３（ａ）熒光沿光纖軸向輻射實(shí)物圖；（ｂ）熒光沿光纖軸向的光譜；（ｃ）熒光沿光纖軸向的強(qiáng)度分布Ｆｉｇ．３（ａ）Ｐｉｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｅｍｉｓｓｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅｆｉｂｅｒａｘｉｓ；（ｂ）ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｐｅｃｔｒａａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏ
【作者單位】： 云南大學(xué)物理系;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(11404282,61465014,61465015) 中科院西部之光人才培養(yǎng)項(xiàng)目 云南大學(xué)中青年骨干教師培養(yǎng)項(xiàng)目
【分類號】：TN492

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本文編號：2545392