组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
无（非传感检测论文；未报告具体被测物与样品基质）
检测原理
弯曲微通道中，两股液流在离心Dean流作用下发生横向重构，内层乙二醇/甲醇液流被外层去离子水完全包裹，形成三维液芯-液包层波导。液芯中溶解的罗丹明6G（Rh6G）作为增益介质，被532 nm倍频Nd:YAG泵浦光激发产生荧光。两端金涂层光纤端面构成Fabry-Perot微腔，对荧光提供光学反馈；当增益补偿腔损时发生受激辐射并输出激光。三维波导增强光限制，降低阈值并提高输出能量；通过调节两股流量改变液芯直径和体积比，可实时调节输出能量与波长。该过程不包含生物识别事件，因此信号不随被测物浓度变化。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
该文未开展生物传感性能评价，但报告了激光器性能：在体积比0.2、液芯直径50 μm条件下，三维波导染料激光器阈值为16.5 μJ/mm²，二维结构为28.5 μJ/mm²，三维阈值仅为二维的60%；斜率效率至少提高3倍，能量效率约5%。在泵浦强度50 mJ/pulse、体积比0.5时，三维输出强度比二维高约6倍。激光输出波长575.6 nm，线宽FWHM约3 nm，而自发荧光FWHM约40 nm，Q因子约190。液芯直径可在40–80 μm范围调节，40至50 μm时波长移动1.7 nm。作者认为该平台可用于微流控生物传感器与生物分析。
传感器的构成
- 基底/微通道：PDMS（Sylgard 184）软光刻芯片，100 μm×100 μm弯曲与直通道，提供液芯/液包层流道。
- 光刻母模：SU-8（SU8-50）光刻胶旋涂于硅片，曝光成型微通道结构。
- 增益介质液芯：乙二醇/甲醇混合液（75% EG、25% MeOH，n≈1.410）溶解罗丹明6G（Rh6G，2 mM），作为染料增益介质。
- 包层液流：去离子水（DI water，n≈1.332），在Dean流作用下包裹液芯形成3D液-液波导。
- 光学反馈镜：两根金涂层光纤端面（M1 80 nm Au，R≈85%；M2 160 nm Au，R≈99%），构成Fabry-Perot（FP）微腔。
- 泵浦源：532 nm倍频Nd:YAG激光器（6 ns，1 Hz），激发染料产生受激辐射。
- 读出装置：微型光纤光谱仪（Ocean USB2000），测量输出光谱与强度。
中文摘要
本文报道了一种利用两股离心Dean流构建的可调三维光流体波导染料激光器。弯曲微通道中的离心Dean流使内层液流被外层液流包裹，从而形成三维液芯-液包层波导，提高染料激光器的光限制能力。激光染料溶解在液芯中作为增益介质，由外部泵浦激光激发产生受激辐射。一对对准的金涂层光纤端面构成法布里-珀罗微腔，对荧光发射进行放大。与传统二维结构相比，该三维光流体波导染料激光器效率更高，可在降低60%的阈值下实现激光输出，并获得更高输出能量；所演示的斜率效率至少为传统二维结构的3倍。此外，通过调节两股液流的流量，可按需改变激光输出能量。该技术为微流控生物传感器和生物分析提供了具有潜力的通用平台。
英文摘要
This paper presents a tunable optofluidic waveguide dye laser utilizing two centrifugal Dean flows. The centrifugal Dean flow increases the light confinement of the dye laser by shaping a three-dimensional (3D) liquid waveguide from curved microchannels. The active medium with the laser dye is dissolved in the liquid core and pumped with an external pump laser to produce stimulated emission. The laser's Fabry-Pérot microcavity is formed with a pair of aligned gold-coated fiber facets to amplify the fluorescent emission. The advantage of the 3D optofluidic waveguide dye laser is its higher efficiency, thus to obtain lasing at a reduced threshold (60%) with higher output energy. The demonstrated slope efficiency is at least 3-fold higher than its traditional two-dimensional equivalent. In addition, the laser output energy can be varied on demand by tuning the flow rates of the two flows. This technique provides a versatile platform for high potential applications microfluidic biosensor and bioanalysis.