[发明专利]折射率传感装置及测量方法

说明书

本申请涉及一种折射率传感装置及测量方法，当所述第一激光光束和所述第二激光光束经过差分移频，回到所述激光器并与所述激光器内的原光场发生干涉，调制所述激光器的输出功率得到调制光束。该过程会存在一个10⁶量级的增益放大，使微弱的回馈信号也能拥有足够的调制深度，依然可用于测量，这便是微片激光器移频光回馈具有高灵敏度的原因。因此便于精确地从调制光束中检测所述第一激光光束的光强或相位和所述第二激光束的光强或相位，而通过所述第一激光光束和所述第二激光光束的光强变化或相位变化可以反应所述待测介质折射率变化，因而可以提高对待测介质折射率变化测量的灵敏度和分辨率。

技术领域

本申请涉及测量领域，特别是涉及一种折射率传感装置及测量方法。

背景技术

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)，属于一种物理光学现象。入射光由光密介质入射到光疏介质发生全反射时，入射光并非立即反射回光密介质，而是进入到光疏介质，形成倏逝波。根据麦克斯韦方程组，当两种介质之间存在金属薄膜或二维材料薄膜时，p偏振态的激光与薄膜材料层中的自由电子相互作用产生表面等离子体波(Surface Plasmon Wave,SPW)，从而在薄膜材料层激发SPR，其传播常数取决于周围介质的折射率。s偏振态的激光无法与薄膜材料层中的自由电子相互作用产生SPW，从而不能在薄膜材料层激发SPR。因此，即使SPR传感器表面的折射率发生很小的变化，也可以在SPR共振中产生可测量的光学参数(如强度、相位等)变化信息(p偏振态的相关光学参数对折射率变化敏感，而s偏振态的相关光学参数对折射率变化不敏感)。SPR传感器本质上是对膜层表面的介质折射率敏感，当待测介质的折射率发生变化时，引起表面等离子体传播常数发生变化，从而引起与其发生共振的光束的强度或相位发生变化。因此可以通过检测光束的强度或相位变化来实现对介质折射率的检测，以此为基础构建SPR传感器。但是，现有的SPR检测装置灵敏度不高，无法满足多种场合的高精度测量需求。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种折射率传感装置及测量方法。

一种折射率传感装置，包括：

激光发射装置，用于发射激光光束；

第一声光移频器，用于将所述激光光束移频；

棱镜，与所述第一声光移频器间隔设置，包括反射表面；

依次设置于所述反射表面的材料层和微流体通道，所述微流体通道用于储存待测介质，所述激光光束射入所述棱镜在所述反射表面全反射，并在所述反射表面与所述材料层发生表面等离子共振；

第二声光移频器，与所述棱镜间隔设置，用于将射出所述棱镜的激光光束移频，所述第一声光移频器和所述第二声光移频器差分移频；

第一反射镜，与所述第二声光移频器间隔设置，用于使经过所述第二声光移频器射出的第一激光光束经原路径反射到所述激光发射装置；

所述第一激光光束与所述激光发射装置内的原光场发生干涉效应，调制所述激光发射装置的输出功率，并通过所述激光发射装置输出调制光束；以及

处理装置，用于通过所调制光束得到所述待测介质的折射率信息。

在一个实施例中，还包括：

偏振分光镜，与所述棱镜和所述第二声光移频器间隔设置，用于将射出所述棱镜的激光光束分为所述第一激光光束和第二激光光束；

第三声光移频器，与所述偏振分光镜间隔设置，用于对所述第二激光光束移频，所述第一声光移频器和所述第三声光移频器差分移频；