基于光纤操控微粒的微流传感技术研究

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1、毛击种成＊著ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ．＼＞《々若＼’７／、—．＼．．／巧ｓｅ、＇论文题目基于光纤操控微粒的微流传感技术讲究学科专业光学工程２Ｑ１３２１０１０Ｈ３学号作者姓名为鹏峰指导教师糞元副教授■．■．＇＇■．＇，分类号密级巧ＵＤＣ＾学位论文基乎光纤操控微粒的微流化感

2、技术妍究（题名和副题名）刘群峰（作者姓名）指导教师粪元轟臘授电子科技大学成都■「■「？？（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕±‘学科专业光学工程？从提交论文日期ｗＷｆｅＳ论文答辩日期切李重巧（瑪学位授予单位和＾日期电子科技大学年月鸣ｇ答辩委员会主席＿评阅人注：１注明＜国际十进分类法ＵＤＣ》的类号。ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｉｃｒｏ打ｏｗＳｅｎｓｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏＢａｓｅｄｏｎｇｇｙＯ＊ｐｔｉｃａｌＦ化ｅ

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4、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同王作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：月－＿＿－＿＿與／６年Ｉ日獅啤／义论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口

5、或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）＾姜＾作者签名：：＿导师签名日期巧）化年ｒ月日ｙ摘要微流控芯片对于细胞和生物分子的检测和研巧，高精度化学反应及药品合一成和筛选而言越来越重要，其中最为关键的技术之就是对微流芯片中的微流体的各项参数的精确检测，这将对检，由于微流芯片的通道尺寸往往是

6、微／纳尺度的—测设备的尺寸大小有７定的限制。虽然现在的流速可由进样累精确控制，但微一流体从进样系流向微流芯片时存在定地时延，这将使得流速测量产生偏差。因芯片中精确且灵敏的流速检测是一。此，微流个急需解决的问题本课题引入了光操控技术，使用光纤操控聚苯乙稀（ＰＳ）微球，通过微球距离光纤探头的距离（操控长度）来传感微流体的流速大小。主要过程是光纤出射波长一定的光学力为９８０ｎｍ的激光对ＰＳ微球有，而微流体对ＰＳ微球也产生了流体力，、两种力的方向相反，通过建立破坏和重构微球的受力平衡，建立流速与

7、操控长度的数学模型。，从而实现微流体的流速传感本文设计了集成渐变折射率光纤（ＧＩＦ）锥和微腔在微流体中可调光操控微粒的实验。介绍了光纤锥等器件的加工过程。通过软件模拟微腔长度变化的过程，论证了光束通过渐变折射率光纤锥的聚焦后，聚焦点会随微腔腔长的变化而改变，并在实验中验证了微腔可调控微球的力平衡。本文主要通过调节光功率和流速来实现微球受力平衡的建立、破坏和重构的过程。实验结果表明，操控距离的可调￣４５。５７范围在２０＾ｉｍ１１１之间时微粒可在任意位置被稳定操控当傲腔长度设置为＾

8、＝±时锥出射光束的聚焦点与光纤锥尖的距离为Ｉｆ１８．９１．０ｉｍ。，使用的光纤＾理解光对微球的调控机理，是为了更好的使用光操控技术做成流速传感器。本文使用平端面的单模光纤操控微球，这可简化结构和降低损耗。采用射线光学，验证模型建立了操控距离与微流流速的关系，通过力学平衡的数值仿真了模型的可靠性。本文对传感器的特性参数包括动态测量范围、线性度、重复