[发明专利]一种折射率测量方法及系统

权利要求书

1.一种折射率测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)全反射光束在不同相位角的图像采集；

2)不同偏振态光束信号采集，过程如下：

通过第一偏振器P1选择并滤光获得线偏振光，调节棱镜旋转台调整入射角，使得线偏振光以大于临界角的角度入射直角棱镜R1，线偏振光经过流道中的溶液实现全反射，反射光束的光强和相位发生了变化；

在棱镜结构中，折射率为n₁的棱镜材质与折射率为n₂的测试溶液直接接触，由于经过棱镜的附加的光束相位，棱镜出射端放置一对快轴几乎平行的二分之一波片，用于调节相位；

最后，透过另一个几乎与第一偏振片垂直的第二偏振片P2进行后选择，出射光由面阵CCD采集图像信号；

3)光强信息计算和光斑质心坐标计算数据处理。

2.如权利要求1所述的一种折射率测量方法，其特征在于，所述方法所述步骤1)中，相位角的确定通过LabVIEW程序的监测，为LabVIEW前面板和后台程序光斑信息计算。实施方式是控制调节架GCM-0912M和GCM-1101M调节波片H2，获得测量的最佳工作区间。

3.如权利要求1或2所述的一种折射率测量方法，其特征在于，所述步骤2)中，光束偏振态的取值是GCC-402112分光实现的绝对角度，取值分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°；再以调整相位所述实施方式获取光束采样数据；使用0％、1％、2％、3％、4％和5％的氯化钠溶液进行测试，比较SHEL现象并且计算其测量分辨率。

4.如权利要求1或2所述的一种折射率测量方法，其特征在于，所述步骤3)中，光强计算需要遍历图像像素点，对灰度值求取均值，并进行相对强度的对比，同时使用一系列的NaCl溶液计算系统的测量分辨率。

5.如权利要求1或2所述的一种折射率测量方法，其特征在于，所述步骤3)中，光斑质心的变化是基于SHEL，表现为光斑的自旋分裂，通过对获取的图像数据进行像素遍历，每个像素点的灰度大小作为该像素点索引权重，综合得到X和Y的坐标表示光斑质心坐标，该值代表了SHEL现象的程度，用作判断溶液折射率大小的依据。

6.一种折射率测量系统，其特征在于，包括高度稳定激光光源SLD、840nm单模光纤、消色差准直透镜、直角棱镜和溶液流道、前选/后选偏振器实、二分之一波片组、CCD模块和计算机，所述高度稳定激光光源SLD是光源发生器；840nm单模光纤传用于输光信号；消色差准直透镜对入射光束进行准直；直角棱镜和溶液流道用于放置待测样本；前选/后选偏振器实现对光偏振态的选择；二分之一波片组调整光的相位；CCD模块负责采集光斑信息；计算机用于实现光强信号的光强及质心坐标分析，对比不同溶液得到折射率的变化。

7.如权利要求6所述的一种折射率测量系统，其特征在于，所述的高度稳定激光光源SLD是光源发生器，提供光源信号，该光源是VENUS公司的VSLS-840-B高功率宽带光源，带宽为50nm，光波长为840nm,可调节光功率大小，通过单模光纤SMF输出，与其构成准直结构的是Thorlabs的F220PC-850准直头，参数为：f＝11.22mm，NA＝0.25的FC/PC接口的光纤准直器。

8.如权利要求6或7所述的一种折射率测量系统，其特征在于，所述的直角棱镜和溶液流道是溶液样本的载体，其中直角棱镜为高密度介质，折射率n＝1.75，反射界面尺寸为30x20mm，流道尺寸为28x20x5mm，溶液流道与该界面使用紫外胶无缝结合；流道中的溶液使用橡胶管和针筒注射，与棱镜表面直接接触；入射光在该界面以大于临界角的角度入射，再由溶液反射。