一种折射率检测方法及检测装置

摘要

一种折射率检测方法及检测装置，涉及光波导传感技术领域。本发明的检测方法为：分别测量参考物和待测物的MOGH位移，然后计算二者的MOGH位移之差，得到MOGH位移差值和因为待测区域的填充物替换产生的折射率差值的函数关系式，进而得到待测物的折射率。本发明的有益效果是，平板波导制作工艺简单、可操作性强、成本较低；可以选择不同的波导材料，设计不同波段的高灵敏度传感器；通过改变磁场的方向可以得到更加灵敏的古斯汉森位移，这种方法同样适用于其他的磁光波导传感器。

主权项

一种折射率检测方法，其特征在于，包括下述步骤：1)在棱镜、参照物、磁光材料和衬底组成的测量结构中，依据此公式测量计算初始n₂₀时的MOGH：$\Delta L\left(n_{20}\right)=\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_{20}^{y-}}{d\theta }-\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_{20}^{y+}}{d\theta }$2)将参照物替换为待测物，依据此公式计算待测n₂的MOGH：$\Delta L\left(n_2\right)=\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_2^{y-}}{d\theta }-\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_2^{y+}}{d\theta }$3)计算两次测量结果的差值：${\mathrm{\Delta L}}_{\mathrm{var}}=(\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_2^{y-}}{d\theta }-\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_2^{y+}}{d\theta })-(\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_{20}^{y-}}{d\theta }-\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_{20}^{y+}}{d\theta })$4)设置一个函数表达两次测量得到的MOGH值之差ΔL_var与折射率变化Δn₂的关系：令${\mathrm{\Delta L}}_{\mathrm{var}}=f\left({\mathrm{\Delta n}}_2\right)=(\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_2^{y-}}{d\theta }-\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_2^{y+}}{d\theta })-(\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_{20}^{y-}}{d\theta }-\frac{1}{k_0{n}_1}·\frac{{\mathrm{d\phi }}_{20}^{y+}}{d\theta })$5)反函数得出在测得ΔL_var大小的时候计算Δn₂的表达式：Δn₂＝f^‑1(ΔL_var)6)计算待测物的折射率：n₂＝n₂₀+Δn₂＝n₂₀+f^‑1(ΔL_var)前述各步骤中，k₀为真空中的波矢，n₁为棱镜的折射率，θ为入射角，φ₂为包括待测物的测量结构中反射光与入射光的相位差，为φ₂在y轴正向的分量；W＝k_x‑Re(β⁰)‑Re(Δβ^rad)，k_x是真空中波矢k₀在x方向的分量，Re(β⁰)为除棱镜外的三层波导的传播常数实部，Re(Δβ^rad)为棱镜耦合系统引起的传播常数差的实部；同理，φ₂₀为包括参照物的测量结构中反射光与入射光的相位差，为φ₂₀在y轴正向的分量。