1.基于光波导结构与弱测量的液体折射率传感系统,其特征在于:包括沿光路依次设置的SLD光源(1)、高斯滤波片(2)、偏振片Ⅰ(3)、光波导(5)、四分之一波片Ⅰ(6)、四分之一波片Ⅱ(7)、偏振片Ⅱ(8)和光谱仪(9),所述光波导(5)是平面介质光波导,平面介质光波导由基底、介质膜和覆盖层组成;将平面介质光波导中的覆盖层替换为待测液(4),待测液(4)的折射率小于介质膜的折射率,使得光波局限在介质膜内传播;
所述SLD光源(1)发射激光,激光经过高斯滤波片(2)后通过偏振片Ⅰ(3)进行前选择;前选择后的激光到达光波导(5)后在待测液(4)与介质膜表面多次反射后出射,出射后的激光经过四分之一波片Ⅰ(6)、四分之一波片Ⅱ(7)进行p和s偏振的相位调节;相位调节后的激光通过偏振片Ⅱ(8)进行后选择,后选择后的激光入射至光谱仪(9)的接收端,光谱仪(9)进行中心波长分析得到中心波长位移;光谱仪(9)与计算机电连接,计算机根据中心波长位移计算得到待测液(4)的折射率。
2.使用权利要求1所述的基于光波导结构与弱测量的液体折射率传感系统的液体折射率探测方法,其特征在于,所述计算机根据中心波长位移计算得到待测液(4)的折射率,包括以下步骤:(1)设光波导的长度为L,厚度为h,入射角为θ,前选择后的激光在待测液‑介质膜界面的反射次数可以表示为:式中,[]表示向下取整,则反射产生的总相位差Δ=qΔ0,其中Δ为单次反射的相位差,与入射角θ、液体折射率n及光波导折射率n0有关,而入射角与光波导倾角ε有关,利用几何关系,由折射定律得:相位差根据菲涅尔公式可得:
(2)根据弱测量理论,激光光谱中心光谱的位移可表示为:
式中,k为相互作用强度,Δλ为激光谱宽,λ0为激光的中心波长,Aw为观测的弱值,Δ为反射产生的总相位差,δ为波片产生的相位差常量,γ是与偏振片角度有关的常量;
(3)综合步骤1和2的公式,得到中心波长移动与光波导的关系为:
(4)通过光谱仪测得中心波长位移,反向解得反射产生的总相位差,根据光波导尺寸,利用公式(1)‑(5),得到待测液的折射率。