基于微毛細管的光微流體生物傳感器研究.pdf

1、基于回音壁諧振模式(WGM)的光學(xué)微腔生物傳感器靈敏度高,體積小,能對微量生物化學(xué)分子進行無標(biāo)記檢測,具有重要的研究價值和很好的應(yīng)用前景。本文基于微毛細管建立光微流體生物傳感器,進行了微管傳感模型理論推導(dǎo),采用時域有限差分算法進行了微環(huán)傳感器的數(shù)值模擬和分析,搭建實驗系統(tǒng)進行了微流體傳感初步檢測實驗。完成的主要工作如下：基于耦合模式理論,研究直波導(dǎo)和微管的耦合性質(zhì),建立微管傳感的理論模型,得到微管結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)如諧振波長、自由光譜范圍F

2、SR、品質(zhì)因子Q、峰值半高寬等。從麥克斯韋方程組出發(fā)推導(dǎo)柱坐標(biāo)下微毛細管中的電磁場分布方程,根據(jù)徑向電場分布曲線,得出微毛細管內(nèi)外半徑和折射率之間應(yīng)該滿足的關(guān)系。推導(dǎo)微管諧振腔的耦合解析模型,為增強透射譜下陷深度,提出三種互耦合結(jié)構(gòu)：在直波導(dǎo)耦合區(qū)植入光柵,在微管壁植入光柵以及雙管結(jié)構(gòu)。理論分析了光柵和雙管的互耦合作用。利用Fullwave軟件對微管諧振器理論模型進行數(shù)值模擬,研究各參數(shù)變化之間的關(guān)系,計算了微腔的徑向以及周向電場分布圖