【摘要】：智能手機的普及和人們對于健康、環(huán)境的關(guān)注和高效生活的追求,推動了大量基于智能手機的研究成果的發(fā)表,甚至是商用產(chǎn)品的出現(xiàn)。本文提出了一種智能手機光纖光譜儀的方案,利用細芯光纖作為入射光纖,得到的波長分辨率在可見光范圍內(nèi)高達0.5nm。該光譜儀所有的光學元件都封裝在了一個60mm*42mm*17mm的3D打印技術(shù)制作的外殼里面,具有結(jié)構(gòu)緊湊、便捷靈活以及成本低廉的特點。本文還介紹了細芯光纖多模干涉儀的傳感理論,分析了其溫度、壓力和折射率傳感的原理,并使用軟件建立了仿真模型,針對可見光波段的透射光譜進行了優(yōu)化。在實驗階段,采用實時光譜測量的濕法腐蝕裝置制作了性能增強的細芯光纖多模干涉儀,分別使用提出的智能手機光纖光譜儀和商用的光譜儀對其進行了折射率傳感實驗,得出在折射率高于1.4時具有較高的靈敏度。兩者的測量結(jié)果具有較高的一致性,說明了基于智能手機的折射率傳感器的可行性。最后,我們將上述傳感器集成到了微流控芯片中,介紹了微流控芯片的制作方法和傳感器的封裝過程,從而可以進一步擴展到生物和化學傳感等應(yīng)用中。
【圖文】：

綠光激光器照射樣品溶液，產(chǎn)生的熒光通過光纖導(dǎo)入到光譜儀裝置，可以檢測到某種特逡逑定的ｍｉｃｒｏＲＮＡｓ分子。以上兩種光譜儀結(jié)構(gòu)比較類似，分光元件都采用透射式光柵，逡逑分辨率分別可以徸到0．３３３ｎｍ和０．３３８ｎｍ。如圖１．２所示，經(jīng)典的透射式光柵組成的智逡逑能手機光譜儀通常包含一個小孔、準直鏡、柱透鏡以及光柵。２０１６年，Ｚｈａｎｇ等在光譜逡逑儀的結(jié)構(gòu)上做了改變，引入了雙功能的色散光學元件一Ｇ－Ｆｒｅｓｎｅｌ器件，，實現(xiàn)了對牛逡逑血清白蛋白的濃度檢測。Ｇ－Ｆｒｅｓｎｅｌ器件的特點是可以同時實現(xiàn)線性光柵的色散和菲涅逡逑耳透鏡的聚焦作用，從而使光譜儀更加徵型化，但是在分辨率方面只有１．３到２．１ｎｍ。逡逑Ｂ逡逑

產(chǎn)品通常集成度高和功能強大，并且被設(shè)計和包裝成獨立的設(shè)備。借助于無線通訊技術(shù)，逡逑例如藍牙，ＷＩＦＩ等，這些新型產(chǎn)品可以和智能手機實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。例如，Ｑｌｏｕｄｌａｂ公逡逑司推出的血液測量系統(tǒng)（圖１．４（ａ））可以測量血壓，血脂以及葡萄糖濃度［２４］；邋Ｔｙｔｏｃａｒｅ公逡逑司的ＴｙｔｏＨｏｍｅ系列產(chǎn)品（圖１．４（ｂ））可以測量體溫、心跳等自我疾病檢查，還能實現(xiàn)醫(yī)逡逑生的遠程聽診等功能［２５］。更為重要的是，智能手機光譜儀也開始出現(xiàn)在人們的生活中。逡逑ＴｅｌｌＳｐｅｃ是一款拉曼光譜技術(shù)的微型光譜掃描儀圖１．４（ｃ））。當按住機身上的按鈕，逡逑其會向待測食物發(fā)出一束５ｍＷ低功率激光，并利用內(nèi)置光譜儀對反射回來的激光進行逡逑測量，隨后會將數(shù)據(jù)通過智能手機上傳至云端，服務(wù)器利用其分析引擎獲取食物中的成逡逑分，最終將結(jié)果傳回。利用ＴｅｌｌＳｐｅｃ可以分析食物中的營養(yǎng)成分。由ＣｏｎｓｕｍｅｒＰｈｙｓｉｃｓ逡逑公司研發(fā)的ＳＣｉＯ光譜儀（圖１．４（ｄ））是另一款類似的光譜儀，能夠掃描各種材料的分子信逡逑息
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH744;TP212

【參考文獻】

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1 陳曦;史江一;楊禮;王斐斐;劉艷陽;;500萬像素手機攝像頭優(yōu)化設(shè)計[J];中國科技論文;2015年05期

2 牛秀蘭,董兆寰;閃耀光柵衍射的光強度分布[J];阜陽師范學院學報(自然科學版);1994年02期

本文編號：2607976