荧光传感具有优异的光学性能,以及高灵敏度、检测方法便捷、响应快等优势,已广泛应用于生物监测、疾病诊断、药物分析、生物成像和化学分析等领域。光流体技术是流体学的一个快速发展分支,而基于光流体学的荧光传感领域的重大发展显著扩大了微传感器的应用范围。微流体的荧光检测可以基于荧光发射的荧光光谱或通过读取荧光发射强度,对于这两种方法,它们的低成本、分辨率高和荧光信号检测的高灵敏度特性,以及荧光团标记的光谱性使荧光与微纳流体结合的方法成为生物学、化学、医学、生物技术、药物检测和环境监测的最重要手段。其中对微纳流体中的荧光纳米粒子的高效检测在当今医学、生物、化学等领域变得愈发重要,如何对微纳流体的纳米粒子进行高效的检测与跟踪仍是一个有待解决的问题,因此基于对纳米荧光标记物在流体中的荧光发射强度的读取可实现对微纳流体的纳米粒子进行高精度的检测。本文通过对荧光输出强度的读取,提出了两种波导-微腔耦合结构,并系统的研究了该结构对微纳流体中的纳米粒子检测的研究。主要内容如下:第一个研究工作是提出了一个波导—同心环形谐振腔结构,通过该结构实现了对纳流体中的荧光纳米颗粒的微位移检测。首先我们研究了荧光纳米微粒在不同偏振态下对荧光输出功率的影响;接着研究了结构的上方波导的宽度、结构的材料折射率、同心环形谐振腔的间距等因素对结构荧光输出功率的影响;最后研究了在0-1000 nm范围内移动的荧光纳米粒子对荧光输出功率的影响。最后研究结果表明在荧光纳米粒子在本章所提出的结构中在0-1000 nm范围内移动时,根据荧光输出功率峰值的变化可实现对纳米粒子进行实时动态微位移的检测,根据双波长下荧光输出功率保证了检测的灵敏性与准确度。与本课题组之前工作研究对比检测灵敏度更高,信噪比高。本研究工作对纳流体的颗粒检测开发具有一定的指导意义。第二个研究工作是提出了一个波导-谐振腔耦合结构,通过该结构基于比率荧光可实现了对纳流体中的荧光纳米颗粒的微位移检测。本工作是在第一个工作的基础上进一步的研究,由于对传统荧光发射强度的探测效率比较低,容易受背景噪声的影响,我们便提出利用对背景噪声不敏感的比率荧光实现对荧光纳米颗粒的微位移监测。首先同样我们研究了荧光的不同偏振态,对荧光输出功率比值的影响;接着研究了结构参数、纳流通道内生物溶液折射率、两个环形谐振腔的间距等因素对结构荧光输出功率比值的影响;最后研究了在0-100 nm范围内移动的荧光纳米粒子对荧光输出功率比值的影响。研究结果表明所提出的波导-微腔耦合结构当荧光纳米颗粒在0-100 nm范围内移动时,根据荧光输出功率比值的变化可实现对纳米粒子的微位移的高精度检测。与第一个工作对比本章研究工作可得到更精准的微位移检测,且不容易受到背景噪声的影响。本研究工作对微流体的检测、流体粒子的分析、生物监测等领域有着广泛的应用价值。