本發明專利技術公開了一種基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，所述微型光譜儀包括入射光連接器、波長選擇單元和探測器，所述波長選擇單元包括可調控膠體光子晶體和導光棒，所述可調控膠體光子晶體在導光棒外壁形成環狀包層。通過上述方式，本發明專利技術的可調控膠體光子晶體光譜儀具有體積小、功耗低、靈敏度高、成本低、可批量大規模生產優勢。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及動態微型光譜儀領域，特別是涉及。
技術介紹
光譜儀是將成分復雜的光分解為光譜線的科學儀器，由棱鏡或衍射光柵等構成，利用光譜儀可測量物體表面反射的光線。光譜儀有多種類型，除在可見光波段使用的光譜儀外，還有紅外光譜儀和紫外光譜儀。按色散元件的不同可分為棱鏡光譜儀、光柵光譜儀和干涉光譜儀等。按探測方法分，有直接用眼觀察的分光鏡，用感光片記錄的攝譜儀，以及用光電或熱電元件探測光譜的分光光度計等。光子晶體是由不同折射率的介質周期性排列而成的人工微結構。從材料結構上看，光子晶體是一類在光學尺度上具有周期性介電結構的人工設計和制造的晶體。與半導體晶格對電子波函數的調制相類似，光子帶隙材料能夠調制具有相應波長的電磁波。當電磁波在光子帶隙材料中傳播時，由于存在布拉格散射而受到調制，電磁波能量形成能帶結構。能帶與能帶之間出現光子帶隙。所具能量處在光子帶隙內的光子，不能進入該晶體。利用外界條件(電場、磁場、壓力、溫度、濕度等)調制光子晶體的光子禁帶，在光譜范圍內形成連續變化。在此基礎上，對未知波長的待測光進行波長篩選，達到光譜儀的檢測效果。
技術實現思路
本專利技術主要解決的技術問題是提供一種基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，解決了現有光譜儀成本昂貴，結構復雜，不易于微型化等缺點。為解決上述技術問題，本專利技術采用的一個技術方案是:提供一種基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，所述微型光譜儀包括入射光連接器、波長選擇單元和探測器，所述波長選擇單元包括可調控膠體光子晶體和導光棒，所述可調控膠體光子晶體在導光棒外壁形成環狀包層。在本專利技術一個較佳實施例中，所述可調控膠體光子晶體選自二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、二氧化鈦、氧化鐵、四氧化三鐵、金、銀中的一種或多種。在本專利技術一個較佳實施例中，所述可調控膠體光子晶體分散于水、氮氮二甲基甲酰胺、丙烯碳酸酯、硅油、硝基苯、二苯醚、二甲基亞砜中的一種或者多種混合溶劑中，形成膠體粒子溶液。在本專利技術一個較佳實施例中，所述可調控膠體光子晶體粒子的粒徑在10納米到500納米之間。在本專利技術一個較佳實施例中，所述導光棒選自石英棒、玻璃棒、有機玻璃棒或階躍型光纖芯層，其芯徑在10微米到2毫米之間。在本專利技術一個較佳實施例中，所述膠體粒子溶液的濃度在1%_80%。為解決上述技術問題，本專利技術采用的另一個技術方案是:提供一種制備基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀的方法，包括以下步驟: 首先，微型光譜儀的硬件準備: 將入射光連接器，探測器分別連接到導光棒的兩端，導光棒外側的波長選擇單元區域添加膠體光子晶體溶液的容納裝置； 其次，膠體光子晶體溶液的配制: 選擇符合要求的膠體光子晶體粒子配置濃度為1%_80%的膠體溶液，將配置好的溶液注入容納裝置中； 再次，微型光譜儀波長選擇單元的控制: 根據所使用的膠體光子晶體粒子的性質，選擇合適的外場對膠體光子晶體在溶液中的晶格距離進行調控，進而從全波段的光譜中篩選出和光子晶體溶液禁帶一致的光譜。在本專利技術一個較佳實施例中，所述外場包括電場、磁場、壓力、溫度、濕度。在本專利技術一個較佳實施例中，所述光譜篩選范圍為260納米到2微米。有益效果是:本專利技術的利用可調控膠體光子晶體的微型光譜儀與現有光譜儀相t匕，具有體積小、功耗低、靈敏度高、成本低、可批量大規模生產等優勢，尤其與光纖結合，適用于微細條件下的光譜檢測和調制。附圖說明圖1是本專利技術可調控膠體光子晶體的微型光譜儀機構示意 附圖中各部件的標記如下:1、入射光連接器；2、波長選擇單元；3、探測器；4、導光棒；5、可調控膠體光子晶體。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的較佳實施例進行詳細闡述，以使本專利技術的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本專利技術的保護范圍做出更為清楚明確的界定。請參閱圖1，本專利技術實施例提供如下技術方案是 在一個實施例中，一種基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，所述微型光譜儀包括入射光連接器1、波長選擇單元2和探測器3，所述波長選擇單元2包括可調控膠體光子晶體和導光棒4，所述可調控膠體光子晶體在導光棒4外壁形成環狀包層。優選的，所述可調控膠體光子晶體選自二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、二氧化鈦、氧化鐵、四氧化三鐵、金、銀中的一種或多種。優選的，所述可調控膠體光子晶體分散于水、氮氮二甲基甲酰胺、丙烯碳酸酯、硅油、硝基苯、二苯醚、二甲基亞砜中的一種或者多種混合溶劑中，形成膠體粒子溶液。優選的，所述可調控膠體光子晶體粒子的粒徑在10納米到500納米之間。優選的，所述導光棒4選自石英棒、玻璃棒、有機玻璃棒或階躍型光纖芯層,其芯徑在10微米到2毫米之間。優選的，所述膠體粒子溶液的濃度在1%_80%。為解決上述技術問題，本專利技術采用的另一個技術方案是:提供一種制備基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀的方法，包括以下步驟:首先，微型光譜儀的硬件準備: 將入射光連接器1，探測器3分別連接到導光棒4的兩端，導光棒4外側的波長選擇單元2區域添加膠體光子晶體溶液的容納裝置； 其次，膠體光子晶體溶液的配制: 選擇符合要求的膠體光子晶體粒子配置濃度為1%_80%的膠體溶液，將配置好的溶液注入容納裝置中； 再次，微型光譜儀波長選擇單元2的控制: 根據所使用的膠體光子晶體粒子的性質，選擇合適的外場對膠體光子晶體在溶液中的晶格距離進行調控，進而從全波段的光譜中篩選出和光子晶體溶液禁帶一致的光譜。優選的，所述外場包括電場、磁場、壓力、溫度、濕度。優選的，所述光譜篩選范圍為260納米到2微米。基于膠體光子晶體實現可調控動態波長選擇，以折射率均勻分布的導光棒4為內 以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本專利技術而不限于限制本專利技術的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。`實施例1基于磁場響應光子晶體的微型光譜儀 (1)微型光譜儀的硬件準備: 選擇芯徑I毫米的石英棒作為導光棒4，將入射光連接器1、探測器3分別連接到石英棒的兩端，石英棒外側環繞聚乙烯塑料管(芯徑5毫米)作為膠體光子晶體溶液的容納裝置(長度為2厘米)； (2)膠體光子晶體溶液的配制: 將制備好的四氧化三鐵/聚苯乙烯復合超順磁性納米粒子(粒徑為138納米)分散在超純水中，逐步改變濃度，使其在磁場調控下光子禁帶變化范圍能夠覆蓋400納米至800納米。將配置完成的磁性納米粒子溶液注入步驟(I)中容納裝置中。( 3 )微型光譜儀波長選擇單元2的控制: 通過改變外加磁場強度控制波長選擇單元2中四氧化三鐵/聚苯乙烯復合超順磁性納米粒子形成的有序結構，記錄其光子禁帶的位置與磁場強度大小的關系。實施例2基于磁場響應光子晶體的微型光譜儀 (1)微型光譜儀的硬件準備: 選擇芯徑為62.5/125毫米的多模光纖作為導光棒4,利用濃度4%的氫氟酸將波長選擇單元2的光纖包層腐蝕去除，將入射光連接器1、探測器3分別連接到光纖的兩端，光纖外側環繞聚乙烯塑料管(芯徑I毫米)作為膠體光子晶體溶液5的容納裝置(長度2厘米)； (2)膠體光子晶體溶液的配制: 將制備好的四氧化三鐵/聚苯乙烯復合超順磁性納米粒子(粒徑為300納米)分散在超純水中，逐步本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，其特征在于，所述微型光譜儀包括入射光連接器（1）、波長選擇單元（2）和探測器（3），所述波長選擇單元包括可調控膠體光子晶體（5）和導光棒（4），所述可調控膠體光子晶體（5）在導光棒（4）外壁形成環狀包層。
【技術特征摘要】
1.一種基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，其特征在于，所述微型光譜儀包括入射光連接器(I)、波長選擇單元(2)和探測器(3)，所述波長選擇單元包括可調控膠體光子晶體(5)和導光棒(4)，所述可調控膠體光子晶體(5)在導光棒(4)外壁形成環狀包層。2.根據權利要求1所述的基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，其特征在于，所述可調控膠體光子晶體選自二氧化硅、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、二氧化鈦、氧化鐵、四氧化三鐵、金、銀中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，其特征在于，所述可調控膠體光子晶體分散于水、氮氮二甲基甲酰胺、丙烯碳酸酯、硅油、硝基苯、二苯醚、二甲基亞砜中的一種或者多種混合溶劑中，形成膠體粒子溶液。4.根據權利要求1所述的基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，其特征在于，所述可調控膠體光子晶體粒子的粒徑在10納米到500納米之間。5.根據權利要求1所述的基于可調控膠體光子晶體的微型光譜儀，其特征在于，所述導光棒選自石英棒、玻璃棒、有機玻璃棒或階躍型光纖芯層，其芯徑在10微米到2毫米之間。6.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙遠錦，丁海波，謝卓穎，顧洪成，顧忠澤，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：
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