技术特征：
1.一种旨在通过接触面(3)施加在待分析介质(2)上的检测设备(1、1’)，所述被分析介质易于包含分析物(4)，所述分析物吸收至少一个吸收波长的光，所述设备包括：-开口(13)，其形成在所述接触面(3)中；-激励光源(10)，其配置为发射在包括所述吸收波长的激励光谱带(δλ
11
)中的激励光波(11)，所述激励光波以激励频率(f
11
)脉冲或调幅，所述设备设置为使得所述激励光波(11)穿过开口(13)朝着被分析介质传播；-换能器(15)，其旨在在由所述分析物吸收激励光波(11)的一部分导致的介质的周期性加热之后测量所述介质的响应；所述设备使得换能器(15)包括：-膜(18)，其承载波导(20)；-所述波导，其包括第一反射器(241)和第二反射器(242)，每个反射器反射一反射光谱带(δλ
20
)中的光；-所述第一反射器和第二反射器，所述第一反射器和第二反射器彼此间隔，以形成谐振光腔(26)，所述谐振光腔限定所述反射光谱带中的谐振波长(λ
r
)；以使得所述波导：
·
以所述谐振波长(λ
r
)传输光；
·
反射所述反射光谱带(δλ
20
)中所述谐振波长以外的光；所述换能器还包括：-辅助激光源(30)，其配置为将所述反射光谱带(δλ
20
)中的辅助光波(32)发射到所述波导中；-光电检测器(36)，其设置为检测由所述波导以所述谐振波长(λ
r
)传输的光波(34)；-伺服电路(41)，其连接到所述光电检测器(36)，并配置为确定所述谐振光腔(26)的谐振波长的周期性时间相关调制(λ
r
(t))；所述设备的特征在于：-所述波导(20)直接形成在膜上；-所述膜(18)配置为在介质的周期性加热的作用下变形。2.根据权利要求1所述的设备，所述设备包括处理单元(42)，所述处理单元连接到所述伺服电路，并设置为：-估计所述谐振波长(λ
r
)的时间相关调制的幅度-根据所估计的幅度，检测所述分析物在介质(2)中的存在。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述处理单元配置为根据所估计的幅度估计所述分析物在介质(2)中的浓度。4.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，所述设备包括通向开口(13)的空腔(16)，所述换能器连接到所述空腔，并且其中，所述换能器(15)是配置为检测从所述开口穿过空腔传播的光声波(6)的幅度的声学换能器，以使得在所述介质被激励光波(11)照射的作用下，所述膜(18)以激励频率(f
11
)振动，导致以等于所述激励频率的调制频率下对所述谐振波长(λ
r
)的时间相关调制。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述膜(18)与所述接触面(3)平行地延伸。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的设备，其中，所述膜限定所述空腔(16)的一部分。7.根据权利要求1至3中任一项所述的设备(1’)，其中：-所述换能器(15)的膜(18)形成所述设备的接触面(3)，所述接触面旨在被施加为与所述介质(2)接触；-所述开口(13)穿过所述膜(20)延伸；-所述换能器(15)是热换能器，以使得在所述介质被激励光波(11)照射的作用下，所述膜的温度遵循周期性随时间变化，导致所述谐振波长(λ
r
)的周期性时间相关调制。8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，至少一个反射器或每个反射器是通过沿着所述波导的折射率的周期性调制形成的布拉格镜。9.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述伺服电路(41)包括伺服环路，所述伺服环路连接到所述辅助光源(30)并配置为伺服控制由所述辅助光源(30)发射的光波(32)的波长(λ
32
)至所述谐振光腔(26)的谐振波长(λ
r
)。10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述伺服电路(41)实施pound-drever-hall型伺服技术。11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中：-所述第一反射器(241)是第一布拉格镜；-所述第二反射器(242)是第二布拉格镜；-所述第一布拉格镜和第二布拉格镜形成包括缺陷(25)的相同布拉格镜，所述第一布拉格镜和第二布拉格镜分别与该布拉格镜的位于所述缺陷的任一侧上的部分相对应。12.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中：-所述膜(18)在其变形时呈现至少一个振动波腹，振动幅度在每个波腹处最大；-所述波导(20)与至少一个波腹平齐。13.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一反射器和第二反射器是通过用激光束雕刻波导获得的，以获得所述波导中折射率的周期性调制。14.一种用于检测介质(2)中的分析物(4)的方法，所述分析物(4)吸收至少一个吸收波长的光，所述方法包括以下步骤：a)将根据上述权利要求中任一项所述的设备(1、1’)施加在所述介质(2)上，以使得所述设备的接触面(3)保持在所述介质上；b)激活所述激励光源(10)，所述激励光源发射在与所述分析物的吸收波长相对应的波长中的激励光波(11)，所述激励光波以激励频率(f
11
)脉冲或调幅；c)通过所述伺服电路(41)确定在对应于所述激励频率的调制频率下，所述换能器(15)的波导(20)的谐振波长(λ
r
)的周期性调制，所述谐振波长对应于所述波导的传输峰；d)根据由所述伺服电路确定的周期性调制，检测所述分析物在介质中的存在。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述设备是根据权利要求4至6中任一项所述的设备(1)，所述方法包括：-在所述步骤b)之后，以所述激励频率(f
11
)周期性地加热所述介质(2)，以引起穿过所述空腔(16)传播的光声波(6)的发射，并且在其效应下，所述换能器(15)的膜(18)以所述激励频率(f
11
)振动，使得以等于所述激励频率(f
11
)的调制频率来调制所述换能器的波导(20)的谐振频率(λ
r
)；
‑
在所述步骤d)时：
·
估计在所述调制频率下的所述谐振波长的周期性调制的幅度
·
根据所估计的幅度，检测所述分析物的存在。16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述设备是根据权利要求7所述的设备(1’)，所述方法包括：-在所述步骤b)之后，以所述激励频率周期性地加热所述介质(2)，以引起在所述激励频率(f
11
)下的膜(18)的周期性加热(5)，使得以与所述激励频率相对应的调制频率来调制所述换能器的波导(20)的谐振频率(λ
r
)；-在所述步骤d)时：
·
估计在所述调制频率下的谐振波长的周期性调制的幅度；
·
根据所估计的幅度，检测所述分析物的存在。17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述步骤d)还包括估计所述被分析介质中的分析物的浓度。18.一种用于制造根据权利要求1至13中任一项所述的设备的方法，所述方法包括：-在膜上沉积第一材料的薄层，以形成波导；-用飞秒激光束雕刻所述波导，以获得所述波导的折射率的周期性调制。
技术总结
本发明是一种用于检测介质中的分析物的设备和方法。激励光源产生激励光波，该激励光波传播到介质，并加热该介质。所述设备包括用于检测所述介质的加热的换能器。根据一个实施例，所述换能器是配置为检测所述介质的温度变化的热换能器。根据另一实施例，所述换能器是配置为检测从所述介质传播的光声波的声学换能器。无论哪一个实施例，换能器都实施其上布置有波导的膜。所述波导包括谐振光腔。通过分析光腔的谐振波长的变化来实现换能。析光腔的谐振波长的变化来实现换能。析光腔的谐振波长的变化来实现换能。
技术研发人员：托马斯
受保护的技术使用者：格勒诺布尔大学 法国国家科学研究中心 格勒诺布尔综合理工学院
技术研发日：2020.12.24
技术公布日：2022/8/5