(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210803239.7 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230000 安徽省合肥市屯溪路193号 (72)发明人 夏果　高琳　封志伟　施文杰　 张龙　方凡　 (74)专利代理 机构 安徽研质知识产权代理有限 公司 342 29 专利代理师 贾宇锋 (51)Int.Cl. G01N 21/552(2014.01) G01N 21/01(2006.01) G02B 6/122(2006.01) G02B 6/124(2006.01) (54)发明名称 一种基于平面光波导的集成型S PR传感器 (57)摘要 本发明涉及一种基于平面光波导的集成型 SPR传感器， 包括： 光源模块和平面光波导， 平面 光波导设有楔形入射端面、 反射端、 聚焦柱面端 和出射端， 平 面光波导的反射端处粘接有反射光 栅， 平面光波导的聚焦镜端镀有反射膜， 平面光 波导的出射端安装有线性阵列探测器， 平面光波 导的正面位于楔形入射端面与反射端的光路之 间设有纳米金属片； 光源模块发出的光束从楔形 入射端面进入平面光波导中， 光束经过纳米金属 片、 反射光栅和反射膜后被线性阵列探测器接 收。 有益效果是： 将SPR传感与光谱传感相结合， 从而有效地提高了系统紧凑性， 显著减小了传感 器的尺寸， 真正实现了SPR传感器的集成化， 该设 计方案为SPR传感器的小型化方向提供了新思 路。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115015182 A 2022.09.06 CN 115015182 A 1.一种基于平面 光波导的集成型S PR传感器， 其特 征在于， 包括： 光源模块， 用于形成表面 等离子体共振所需要的偏振光； 平面光波导， 所述平面光波导设有楔形入射端面、 反射端、 聚焦柱面端和出射端， 所述 平面光波导的反射端处粘接有反射光栅， 所述平面光波导的聚焦镜端镀有反射膜， 所述平 面光波导的出射端安装有线性阵列探测器， 所述平面光波导的正面位于楔 形入射端面与反 射端的光路 之间设有纳米金属片； 所述光源模块发出的光束从楔形入射端面进入平面光波导中， 所述光束经过纳米金属 片、 反射光栅和反射膜后被线性阵列探测器接收。 2.根据权利要求1所述的集成型SPR传感器， 其特征在于： 所述平面光波导的正投影形 状为“N”形或“4”字形。 3.根据权利要求1所述的集成型SPR传感器， 其特征在于： 所述平面光波导为熔融石英 片。 4.根据权利要求1所述的集成型SPR传感器， 其特征在于： 所述纳米金属片的厚度为50 纳米。 5.根据权利要求1所述的集成型SPR传感器， 其特征在于： 所述纳米金属片为正方形， 所 述纳米金属片的边长为10～ 20毫米。 6.根据权利要求1所述的集成型SPR传感器， 其特征在于： 所述楔形入射端面自下向上 向反射端方向倾 斜。 7.根据权利要求6所述的集成型SPR传感器， 其特征在于： 所述楔形入射端面与平面光 波导底面之间的夹角为6 0°。 8.根据权利要求1所述的集成型SPR传感器， 其特征在于： 所述反射光栅用紫外固化光 学胶粘在平面 光波导的反射端。 9.根据权利要求1所述的集成型SPR传感器， 其特征在于： 所述光源模块包括光源、 准直 镜、 偏振片， 所述 准直镜设置在光源与偏振片之间。 10.根据权利要求9所述的集成型SPR传感器， 其特征在于： 所述光源为卤钨灯、 碘钨灯 或白炽灯。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115015182 A 2一种基于平面光波导 的集成型SP R传感器 技术领域 [0001]本发明涉及生物传感器技术领域， 尤其涉及一种基于平面光波导的集成型SPR传 感器。 背景技术 [0002]表面等离子体共振(Surface  Plasmon Resonance,SPR)技术是物理光学中的一种 光电共振现象， 入射光在介质 ‑金属表面 发生全反射时， 金属表面的自由电子受到库仑力作 用发生有序的集体震荡形成表面等离子波(Surface  Plasmon Wave， SPW)， 当入射光与表面 等离子波满足一定条件就会产生共振现象， 此时入射光能量被吸收， 同时在光谱 上出现“下 降尖峰”。 利用这一原理， 可根据下降尖峰出现位置的不同来判断被测样品折射率的变化， 从而实现不同样品的检测。 [0003]SPR技术是生物传感器领域的一个重要分支， 因其自身的光学特性而具有无标记 检测、 实时监测、 无损检测、 灵敏度高且成本低等优点， 在2016年被正式收录于美国和日本 药典。 目前， SPR技术广泛应用于药物和生物制剂开 发、 生命科学及医学研究、 生物制剂质量 控制以及食品安全评价 等多个领域。 [0004]当前在SPR生物传感器研究领域， 为了满足出现SPR现象的共振条件， 需要利用衰 减全反射或者衍射原理来补偿入射光的波矢， 主要的补偿耦合结构可分为四类， 分别是棱 镜耦合结构、 波导耦合结构、 光纤耦合结构和光栅耦合结构。 其中， 波导耦合型SPR传感器易 与MEMS技术相结合， 形成微纳级别的高度集成化检测装置 。 [0005]传统的SPR传感器发展成熟， 稳定性好且检测精度高， 但系统结构复杂且体积庞 大， 无法满足当前发展的检测需求。 近年来， 为了实现传感器小型化， 国内外研究人员对于 SPR传感器的研究方向大都集中在传感耦合结构的优化上， 忽视了信号检测装置可以与传 感模块相结合， 因此在S PR传感器小型化方面还有较大的发展空间。 发明内容 [0006]本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题， 提供一种基于平面光波导的集 成型SPR传感器。 [0007]为实现上述 技术目的， 达 到上述技术效果， 本发明通过以下技 术方案实现： [0008]一种基于平面 光波导的集成型S PR传感器， 包括： [0009]光源模块， 用于形成表面 等离子体共振所需要的偏振光； [0010]平面光波导， 所述平面光波导设有楔形入射端面、 反射端、 聚焦柱面端和出射端， 所述平面光波导的反射端处粘接有反射光栅， 所述平面光波导的聚焦镜端镀有反射膜， 所 述平面光波导的出射端安装有线性阵列探测器， 所述平面光波导的正面位于楔形入射端面 与反射端的光路 之间设有纳米金属片； [0011]所述光源模块发出的光束从楔形入射端面进入平面光波导中， 所述光束经过纳 米 金属片、 反射 光栅和反射膜后被线性阵列探测器接收。说　明　书 1/3 页 3 CN 115015182 A 3