[发明专利]一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统

权利要求书

1.一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征是：它由宽谱光源、光纤起偏器、保偏光纤、保偏光纤环形器、保偏传感光纤、金膜、梯形槽、传输光纤、光谱分析仪、信号处理系统和胶头滴管组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其测量步骤如下：

首先用胶头滴管吸取μL待测液体于梯形槽结构中，接着宽谱光源发出的光经由光纤起偏器，使输入光转化为P偏振光后由保偏光纤传输至三端口保偏光纤环行器再进入保偏传感光纤，在金膜处发生SPR效应，并经特殊的梯形槽结构反射回保偏光纤环形器，然后经传输光纤将反射信号传输至光谱分析仪，最后由信号处理系统分析光谱仪所得数据从而得出待测液体的相对介电常数。

3.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征在于三端口保偏光纤环形器由保偏光纤、保偏传感光纤和传输光纤三部分组成。其中保偏光纤用以保证在系统中传输的光束为线偏振光。

4.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征在于保偏传感光纤由光纤主体结构、金膜以及梯形槽结构组成。

5.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征在于选用的光纤纤芯直径和折射率分别为8μm，1.468。

6.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征在于所选超光谱光源，其光谱范围为400.0～2400.0nm，实现超宽的光谱输出。

7.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征在于斜面所镀金膜，其膜层厚度为40.0～60.0nm。

8.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征在于梯形槽，为保证满足全反射角其中n₂为外部测量介质折射率，n₁为纤芯介质折射率，要求梯形槽左侧斜面与水平面夹角角度θ在120°～150°之间。

9.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征在于梯形槽，为保证液体顺利从上往下流入，且能够在小样本滴液的条件下与金膜充分接触，设计的梯形槽结构为上宽下窄。

10.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征在于梯形槽，底部宽L的长度为60.0～150.0nm，整个梯形槽区域范围从保偏传感光纤上部包层至纤芯下层。梯形槽底部方形宽度与纤芯直径同宽，顶部方形长度由角度θ与L共同决定，宽度保留包层厚度的1/3～1/2即可。

11.根据权利要求1所述的一种基于SPR原理的相对介电常数测量系统，其特征在于梯形槽的制备，具体步骤如下：

首先用米勒钳去除掉待抛磨区域的光纤涂层，并用酒精擦拭剥离后留下的残屑，接着将光纤抛磨区放置在装有梯形槽结构的抛磨轮上并设置相关参数进行抛磨，最后将光纤从抛磨轮取下，用酒精擦拭清洗。