一种光纤光栅的制作方法

1.本实用新型涉及检测技术领域、实现数字化单分子扫描，具体涉及一种光纤光栅。


背景技术：

2.单分子检测（single molecule detection, smd）是近年来快速发展起来的一种超灵敏的检测技术，其是指从单分子水平上对目标物进行测定与分析，是一种全新的检测方法，也开辟了一种全新的检测领域。但现有的simoa技术是采用成像后在图片中数发光分析物的数量，对成像设备有较高的要求，且检测速度慢，导致simoa技术的应用推广存在难度。因此有必要对单分子检测系统进行改进，而采用扫描识别系统是一种新的单分子检测方式。
3.扫描识别系统包括：移动装置、检测板、激发光源、编组直排光栅、光纤及识别装置。检测板设置在移动装置上，检测板上有矩阵分布的待检物。利用编组直排光栅与检测板形成的相对运动，对检测板进行扫描；待检物发出或反射的光被编组直排光栅采集，并传送到识别装置进行光电转换，从而实现对检测板进行扫描识别。这种扫描识别方式能够对检测板上的待检物进行动态连续计数，以实现数字化单分子扫描，从而提高检测精度、减少识别时间、提高检测效率。
4.为了进一步简化扫描识别系统的结构，可以将多根光纤的一端的端面间隔排列，形成光纤光栅。
5.经专利检索，与本技术有一定关系的主要有以下专利：
6.申请号为“202122013893.1”、申请日为“2021.08.25”、公开号为“cn215910008u”、公开日为“2022.02.25”、名称为“光纤阵列式排布的多通道光纤束及输入光谱分光模块”、申请人为“西安和其光电科技股份有限公司”的实用新型专利，该实用新型专利提供了一种光纤阵列式排布的多通道光纤束及输入光谱分光模块，解决现有单台仪器多通道测量的通道数量拓展有限，以及通道数过多，光纤传输的信号超出像面视场范围，导致无法检测出的问题。光纤束包括定位片和多个光纤；定位片包括结构相同的上定位片本体和下定位片本体，上定位片本体上设有第一凹槽，下定位片本体上设有第二凹槽；第一凹槽和第二凹槽的结构相同；上定位片本体和下定位片本体扣合后，第一凹槽和第二凹槽形成所述多个光纤的容置槽；所有光纤在容置槽内呈阵列排布；所述上定位片本体和下定位片本体扣合后的外轮廓为圆形。但该实用新型是将光纤进行矩阵排列，是用来解决现有单台仪器以及通道数过多的问题，需要另外设置光栅。而且该实用新型并没有公开编组直排光栅的结构，也不能用来对光信号进行扫描计数。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种光纤光栅。
8.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种光纤光栅。将多根光
纤一端的端面间隔排列，每根光纤的端面作为采集光信号的采光点，对检测板上的待检物进行扫描识别，构成光纤光栅。这种将光栅与光纤组合一体的方式，既能够减少光信号的传输损耗、提高光信号的检测灵敏度，又能够使扫描识别系统结构更为紧凑。
9.进一步地，光纤的数量大于或等于检测板上待检物矩阵中的列数。使得待检物矩阵中的每列待检物，都有一根光纤与之对应。在检测板与编组直排光栅相对运动过程中，编组直排光栅对所有的待检物进行扫描识别。
10.进一步地，0.5
×
待检物最大尺寸≤光纤直径≤1.5
×
待检物最大尺寸。使光纤直径与待检物尺寸相当，使得作为采光点的光纤既能够采集所对准的待检物发出的光信号，又能够避免周边待检物所发出的光信号的干扰，提高扫描识别的准确度和检测精度。
11.进一步地，多根光纤的一端的端面沿光栅方向间隔排列，使得作为采光点的多根光纤端面对应一排待检物。
12.进一步地，相邻采光点间距＝待检物矩阵间距。使得作为采光点的每根光纤端面能够对准一排中的一个待检物。
13.进一步地，相邻采光点间距＝√2
×
待检物矩阵间距。在光纤光栅以45
°
斜角对检测板进行扫描时，使得每根光纤的端面能够分别对准待检物矩阵中的一个待检物。
14.进一步地，相邻采光点在垂直于光栅方向方向错位排列。使得作为采光点的光纤端面对应检测板上矩阵中相邻的两排待检物，以增加相邻采光点之间的距离，减小或避免采光点所对准的待检物相邻的待检物发出的光干扰，提高检测精度。
15.进一步地，相邻采光点错位距离＝相邻采光点间距。使得作为采光点的所有光纤端面能够对准检测板上待检物中相邻的两排待检物。
16.进一步地，多根光纤的一端通过粘接或夹具夹持的方式固定，组成编组直排光栅。保持作为采光点的光纤一端位置固定，保证扫描识别时采光点能够对准待检物矩阵中的每列待检物。
17.本实用新型的有益效果为：将多根光纤一端的端面间隔排列，每根光纤的端面作为采集光信号的采光点，对检测板上的待检物进行扫描识别，构成光纤光栅，用来对待检物进行扫描识别。这种将光栅与光纤组合一体的方式，既能够减少光信号的传输损耗、提高光信号的检测灵敏度，又能够使扫描识别系统结构更为紧凑。
附图说明
18.图1为扫描识别系统立体结构示意图，
19.图2为扫描识别系统正视示意图，
20.图3为检测板示意图，
21.图4为多光纤直排光栅立体结构示意图，
22.图5为多光纤直排光栅示意图，
23.图6为多光纤错位光栅立体结构示意图，
24.图7为多光纤错位光栅示意图，
25.图8为扫描识别过程1示意图，
26.图9为扫描识别过程2示意图，
27.图10为扫描识别过程3示意图。
28.图中：1—移动装置、2—检测板、3—激发光源、4—编组直排光栅、41—多光纤直排光栅、42—多光纤错位光栅、401—采光点、5—光纤、6—识别装置、d—待检物最大尺寸、k—待检物矩阵间距、l—相邻采光点间距、m—相邻采光点错位距离、q—光纤直径、x—光栅方向、y—检测板移动方向。
具体实施方式
29.下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的描述：
30.如图1和图2所示，本技术的扫描识别系统包括：移动装置1、检测板2、激发光源3、编组直排光栅4及识别装置6。
31.编组直排光栅4是由多个采光点401沿光栅方向x间隔排列的方式组成。所述采光点401为方形、圆形或椭圆形。编组直排光栅4的采光点401数量大于或等于检测板2上待检物201矩阵中列数，使得每排中的每个待检物201都有一个采光点401对应。采光点401的最大尺寸应在待检物最大尺寸d的0.5～1.5倍范围内，使得采光点401的大小与待检物201大小相当。当采光点401贴近并对准待检物201时，保证采光点401所采集的光信号是所对准的待检物201发出的光，避免周边待检物201所发出的光信号的干扰，提高扫描识别的准确度和检测精度。所以编组直排光栅4不能采用条形光栅，以避免采光点401所对准的待检物201周边的待检物201发出的光进入采光点401，干扰检测精度。
32.编组直排光栅4设置在检测板2的一侧，检测板2设置在移动装置1上，也可以将编组直排光栅4设置在移动装置1上，使得检测板2与编组直排光栅4之间形成相对运动。激发光源3发出的光照射在检测板2上，激发部分结合了荧光标记物的待检物201发光。待检物201发出的光透过编组直排光栅4后传到识别装置6，识别装置6中的光敏管将编组直排光栅4采集的光信号转换成电信号，进行运算或远传显示。
33.但上述扫描识别系统中的识别装置6需要与编组直排光栅4设置在一起，这将导致检测部件结构复杂、体积庞大。为此在编组直排光栅4与识别装置6之间设置光纤5，编组直排光栅4采集的光信号经过光纤5传送到识别装置6，能够灵活布置识别装置6的位置，以简化检测部件结构。
34.为了进一步简化检测部件结构，可以将编组直排光栅4与光纤5的一端结合在一起。可以将多根光纤5的一端按照编组间隔直线排列的方式，形成编组间隔直线排列的采光点401，形成多光纤直排光栅41，或多光纤错位光栅42；光纤直径q应在待检物最大尺寸d的0.5～1.5倍范围内。
35.如图3所示，待检物201以矩阵的方式排布在检测板2上，待检物矩阵间距为k。待检物201包括化学分析、蛋白分析、核酸分析、细胞分析、外泌体分析、循环肿瘤细胞分析、纳米材料分析等各种被检测分析物质分子，可用于精准医疗、法医鉴定、食品安全以及环境保护领域。部分待检物201结合有荧光标记物。激发光源3发出的光照射待检物201上后，待检物201上的荧光标记物会被激发荧光。
36.实施例1如图4和图5所示，编组直排光栅4采用多光纤直排光栅41，是将光纤5的一端作为采光点401，多根光纤5的一端按照间距为l、排列在一条直线上。相邻采光点间距l与待检物矩阵间距k相同，或是待检物矩阵间距k的√2倍。待检物201上的荧光被光纤5的一端采集，经过光纤5传送到光纤5的另一端，经识别装置6中的光敏管转换成电信号。
37.实施例2如图6和图7所示，编组直排光栅4采用多光纤错位光栅42，是将多根光纤5的一端沿光栅方向x方向排列，同时相邻光纤5的一端在垂直于光栅方向x错位排列。相邻采光点间距l与待检物矩阵间距k相同，相邻采光点错位距离m与待检物矩阵间距k相同、或是待检物矩阵间距k的2倍。使多光纤错位光栅42的光纤5的一端、也就是多光纤错位光栅42的采光点401对应检测板2上的两排待检物201。这种错位排列方式能够加大相邻采光点401之间的距离，以减小或避免采光点401所对准的待检物201相邻的待检物201的光干扰，提高检测精度。
38.本技术的编组直排光栅的扫描识别方法扫描识别过程1如图8所示，移动装置1带动检测板2相对于编组直排光栅4形成相对运动。多光纤直排光栅41上的采光点401与检测板2上呈矩阵分布的待检物201位置对应。同时激发光源3发出的光照射在检测板2上，激发部分结合了荧光标记物的待检物201发光。当采光点401对准第一排待检物201时，将采集第一排中发光的待检物201发出的光信号，并经过光纤5传送到识别装置6，识别装置6中的光敏管将编组直排光栅4采集的光信号转换成电信号，进行计数。在检测板2与编组直排光栅4的相对运动过程中，多光纤直排光栅41上的采光点401依次采集检测板2上的每排待检物201发出的光信号，统计出检测板2中发光的待检物201数量，从而实现对待检物201进行动态连续的计数，以提高检测精度、减少识别时间、提高检测效率。
39.本技术的编组直排光栅的扫描识别方法扫描识别过程2如图9所示，光栅方向x与检测板移动方向y呈45
°
的斜角。此时相邻采光点间距l＝√2
×
待检物矩阵间距k，使多光纤直排光栅41上的每个采光点401分别对应检测板2上待检物201矩阵中45
°
方向中的每个待检物201。在检测板2与编组直排光栅4的相对运动过程中，多光纤直排光栅41上的采光点401依次采集检测板2上的每列待检物201发出的光信号，统计出检测板2中发光的待检物201数量，从而实现对待检物201进行动态连续的计数。这种检测方式，能够增加相邻采光点401之间的距离，减小或避免采光点401所对准的待检物201相邻的待检物201的光干扰，提高检测精度。
40.本技术的编组直排光栅的扫描识别方法扫描识别过程3如图10所示，编组直排光栅4采用多光纤错位光栅42。多光纤错位光栅42中的采光点401与检测板2上呈矩阵分布的两排待检物201位置对应。当位置在前的采光点401跳格对准第一排待检物201中的一半时，将采集第一排待检物201一半中的光信号，并经过光纤5传送到识别装置6；当位置在前的采光点401对准第二排待检物201中的一半时，位置在后的采光点401将对准第一排待检物201中尚未被扫描的另一半待检物201。在检测板2与编组直排光栅4的相对运动过程中，多光纤错位光栅42上的采光点401能够依次采集检测板2上的每排待检物201发出的光信号，统计出检测板2中发光的待检物201数量，从而实现对待检物201进行动态连续的计数。多光纤错位光栅42中的采光点401对应检测板2上矩阵中相邻的两排待检物201，以增加相邻采光点401之间的距离，减小或避免采光点401所对准的待检物201相邻的待检物201的光干扰，提高检测精度。
41.综上所述，本实用新型的有益效果为：将多根光纤一端的端面间隔排列，每根光纤的端面作为采集光信号的采光点，对检测板上的待检物进行扫描识别，构成光纤光栅，用来对待检物201进行扫描识别。这种将光栅与光纤组合一体的方式，既能够减少光信号的传输损耗、提高光信号的检测灵敏度，又能够使扫描识别系统结构更为紧凑。
42.以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。