[发明专利]磁致旋光增强器件

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种新颖的微流控磁致旋光旋光增强器件结构及其工作原理，属于光检测和光信息处理器件的技术领域。

背景技术

微流控光学是一项具有重要意义的新技术，它将现代微流控技术和微光电子技术相结合，研制一类能够根据外界环境变化、具有结构重组和自适应调节能力的光学集成器件和系统，将在传感、通信、信息处理等领域具有重要的应用前景[1]。

微流控光学检测系统的微型化和集成化是微流控技术的发展趋势[1]，微量流体物质的光学检测也是微流控光学技术的重要研究课题之一[2]。对于含有顺磁和抗磁物质的流体介质，可以通过法拉第磁致旋光效应来测量其包含物的浓度。微流控系统的问题是样品量微小，光程严重受限，为了测量微小旋光角可以采用偏振调制的方法[3]，但这会增加测量装置的复杂程度。另外，一般的法拉第旋光检测可以采用增加光程的办法提高灵敏度，但是这样却不利于仪器的小型化。

本发明根据法拉第磁光效应的非互易性[4]，设计了一种用于检测微小旋光角的旋光增强器件。微流控磁旋光增强器件可以应用于磁光介质样品的参数测量。若对特定旋光增强器的一次旋光角和输出光电流(或电压)关系进行标定以后，可以确定样品的一次旋转角，进而得到样品的费尔德(Verdet)常数。若样品为包含磁光介质的液体，则可以获得样品的浓度信息，并能实现对流动样品的实时、连续和自动监测。由于微流控磁旋光增强器结构相对简单，也易于实现检测仪器的集成化和小型化，因此具有重要的技术价值，将会在微流控系统的光学检测和光信息处理领域得到广泛的应用。

参考文献：

[1]Demetri Psaltis，Stephen R.Quake2 & Changhuei Yang，Developing optofluidictechnology through the fusion of microfluidics and optics，Nature，Vol.442，No.27，(2006)381-386

[2]梁忠诚，赵瑞，微流控光学及其应用，激光与光电子学进展，Vol.45，NO.6，(2008)16-23

[3]范淑华，徐丽珊，刘琳霞.平面偏振光微小偏转角的精密测量[J].华中科技大学学报(自然科学版)，Vol.35，No.2，(2007)122-124

[4]赵凯华，钟锡华，光学(下册)(北京：北京大学出版社)1984，224

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提出一种新颖的微流控磁致旋光增强器件结构，解决微小旋光角检测问题。

技术方案：本发明专利的微流控磁致旋光增强器件的基本结构如图1所示。该旋光增强器由旋光反射腔和位于旋光反射腔外的偏振分束棱镜构成；旋光反射腔是由平行放置的部分反射镜和全反射镜及位于其间的磁光介质构成，在通过样品的光程一定的情况下，沿光传播方向加一磁场，根据磁光效应的非互易性，通过旋光增强器来提高对微小旋转角的测量灵敏度；光源位于偏振分束棱镜旁。

旋光反射腔置于磁场中，磁场方向和光传播方向一致，其作用在于使穿过磁光介质的平面偏振光的偏振方向转过一角度。所用的光源为非相干光源，其作用在于计算从旋光增强器输出面后的光强就可以忽略相干效应，直接进行非相干叠加。

在通过样品的光程一定的情况下，沿光传播方向加一磁场。根据磁光效应的非互易性，通过旋光增强器来提高对微小旋转角的测量灵敏度。

旋光反射腔可使线偏振光往返多次通过样品，增加通光总光程，从而提高对微小偏转角的测量灵敏度。

旋光反射腔置于磁场中。磁场方向和光传播方向一致，其作用在于使穿过磁光介质的平面偏振光的偏振方向转过一角度。

平行放置的反射镜分别由部分反射镜和全反射镜构成。全反镜的作用在于入射光穿过磁光介质经全反镜反射能够再次穿过磁光介质。部分反射镜作用使偏振光部分出射，部分能够再次穿过磁光介质，有利于旋光角再次增大。

光束进入部分反射镜和磁光介质之前，首先经过偏振分束棱镜。偏振分束棱镜的作用在于使从非相干光源发出的光变成平面偏振光。