【摘要】：微結(jié)構(gòu)光纖,因其微流體路徑與光路集成在同一根光纖中,而被廣泛應(yīng)用于光流控器件領(lǐng)域。微流控光學(xué)是現(xiàn)代光學(xué)、光電子學(xué)與微流控技術(shù)相結(jié)合而形成的新型交叉前沿學(xué)科與技術(shù),在微觀尺度上操控流體來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的光學(xué)或光電子學(xué)特性,并研究微流控系統(tǒng)中的光學(xué)現(xiàn)象。本文提出一種中空雙芯微結(jié)構(gòu)光纖,該光纖具備一個中間孔微流通道、一個懸掛在孔內(nèi)的懸掛芯和一個包埋在包層中的纖芯。利用該中空微結(jié)構(gòu)光纖制備出一種干涉式微流傳感器,結(jié)合鏈霉親和素-生物素信號放大系統(tǒng)在生物檢測中的優(yōu)勢,在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了中空雙芯微結(jié)構(gòu)光纖干涉式微流傳感器在生物檢測中的良好應(yīng)用。論文首先在理論上研究了中空雙芯微結(jié)構(gòu)光纖的傳感原理,闡述了鏈霉親和素-生物素信號放大系統(tǒng)的結(jié)合原理,其次在實(shí)驗(yàn)上利用中空雙芯微結(jié)構(gòu)光纖干涉式微流傳感器在線檢測生物素濃度,并分析與討論了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。具體來說,本文分為以下三個部分內(nèi)容:(1)在研究了微結(jié)構(gòu)光纖傳感器的制備原理及方法的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件,制備了中空雙芯光纖干涉式微流傳感器。分析中空雙芯光纖干涉式微流傳感器的折射率傳感理論,并將其作為探測器件,經(jīng)過測量NaCl溶液折射率的改變,得知了該傳感器的折射率靈敏度為2577 nm/RIU。(2)在了解鏈霉親和素與生物素的基本性質(zhì),以及各種鏈霉親和素-生物素系統(tǒng)的結(jié)合原理及應(yīng)用方法的基礎(chǔ)上,分析了該放大系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),最后選擇其中一種鏈霉親和素與生物素的結(jié)合方式,并將其與微結(jié)構(gòu)光纖傳感器相結(jié)合。(3)將雙芯微結(jié)構(gòu)光纖干涉式微流傳感器應(yīng)用于在線動態(tài)檢測生物素濃度是全文的核心所在,其中包括將鏈霉親和素結(jié)合在空心光纖懸掛芯表面,利用鏈霉親和素捕獲生物素,對生物素濃度進(jìn)行在線檢測等,實(shí)驗(yàn)證明該傳感器可以免標(biāo)記檢測濃度范圍為0.01-0.1 mg/mL的生物素分子,凈生物素檢測靈敏度為16.9 nm/(mg/mL),最小檢測濃度為3x10~(-3) mg/mL。此外,生物素可以連接多種生物大分子,如蛋白質(zhì)、核酸、多糖和脂質(zhì),因?yàn)槊糠肿渔溍褂H和素可以綁定四分子的生物素,這一特性可用于構(gòu)建一個多層次信號放大系統(tǒng)。因此,該檢測裝置可應(yīng)用在對抗原、抗體、細(xì)胞、霉菌等生物樣品的定量和定性在線檢測方面。
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文光子帶隙效應(yīng)，光被限制在空氣芯中。當(dāng) PCF 的空氣芯被其他材料填充時(shí)，也可以用作調(diào)制光場與物質(zhì)相互作用的通道。通過向孔中注入不同的材料，由和包層之間的折射率差異，橫向模式會發(fā)生變化[4-5]。這些特性使 PCF 便于與，生化傳感器甚至分子檢測器相結(jié)合。

圖 1.1 光子晶體光纖[6]芯光纖殊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的 MOF 是光纖集成光學(xué)的基本材料。它是構(gòu)建光纖其中，多芯光纖(Multi Core Fiber，簡稱 MCF)成為了研究熱點(diǎn)，F(xiàn) 的光波導(dǎo)進(jìn)行了研究與構(gòu)建。例如，集成干涉儀的開發(fā)需要雙 MCF 可用于并聯(lián)多波長集成光纖激光器。功能性的光纖可以為研究提供基本材料。根據(jù)MCF的纖芯分布，可將其分成用于光束分離的 MCF。光束控制的多芯光纖光學(xué)系統(tǒng)中，波導(dǎo)陣列可用于控制具有衍射特性的光學(xué)波前[7]。中布置多個纖芯，則可以通過波導(dǎo)之間的相互耦合來實(shí)現(xiàn)對光場之間的耦合，可以拓寬輸入光的空間分布[8]。圖 1.2 展示了幾種纖，如線性陣列多芯光纖、環(huán)形陣列多芯光纖。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN253;TP212

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