[發明專利]光學膠折射率測量器件、測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201711189276.9
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108051405B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 尤立星;侯昕彤;巫君杰;李浩;王鎮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所;中國科學院大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種光學膠折射率測量器件、測量系統及測量方法，所述光學膠折射率測量器件包括：襯底；微納光纖，位于貼置于所述襯底的上表面，且所述微納光纖的兩端延伸至所述襯底的外側；光學膠，位于所述襯底的上表面，且固化包覆于所述微納光纖的外圍。本發明可用于低溫條件下對光學膠折射率進行測量，低溫條件的溫度可以達到約2K（開爾文）；本發明對待測量的光學膠的形狀沒有要求，使用更加靈活方便；本發明的器件、系統結構簡單，便于操作，測量結構穩定性及準確性較高。

技術領域

本發明屬于探測技術領域，特別是涉及一種光學膠折射率測量器件、測量系統及測量方法。

背景技術

低溫探測器在物理、天文等領域具有重要應用價值。光學膠是一種普遍應用于光通信、光探測系統的材料，在低溫探測器中可用于物理粘合、減少光通道之間反射損耗(菲涅爾反射)等。常用的丙烯酸酯類光學膠的折射率對溫度非常敏感，在低溫下折射率變化很大，一定程度上影響了器件和系統性能。因而，掌握光學膠的低溫折射率參數屬性至關重要。

測量折射率的光學方法有很多，例如采用光纖光柵，光纖表面等離子體共振(SPR)，光子晶體波導，光時域反射儀(OTDR)等方法，但是這些方法普遍用于常溫環境，沒有應用于低溫的報道。國際上低溫折射率測量主要采用最小偏向角法，干涉法，垂直入射偏向角法等方法，需要高精度的大型儀器，并考慮真空、熱脹冷縮、振動等多種因素對光學系統的影響，技術難度大。并且這些測量方法主要用于棱鏡類樣品折射率的測量，儀器的構造和對樣品形態的要求，使得它們并不適用于光學膠折射率的測量。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種光學膠折射率測量器件、測量系統及測量方法，用于解決現有技術中存在的無法在低溫條件下對光學膠折射率進行測量的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種光學膠折射率測量器件，所述光學膠折射率測量器件包括：

襯底；

微納光纖，位于貼置于所述襯底的上表面，且所述微納光纖的兩端延伸至所述襯底的外側；

光學膠，位于所述襯底的上表面，且固化包覆于所述微納光纖的外圍。

優選地，所述微納光纖經由單模光纖拉制而成。

優選地，所述光學膠折射率測量器件還包括單模光纖及過渡光纖，其中，所述過渡光纖一端與所述單模光纖相連接，另一端與所述微納光纖相連接；所述過渡光纖經由所述單模光纖拉制而成，所述過渡光纖的直徑自與所述單模光纖相連的一端向與所述微納光纖相連的一端逐漸變小。

優選地，所述襯底包括MgF₂襯底。

本發明還提供一種光學膠折射率測量系統，所述光學膠折射率測量系統包括：

如上述任一方案中所述的光學膠折射率測量器件；

制冷裝置，用于放置所述光學膠折射率測量器件，并為所述光學膠折射率測量器件提供低溫測量環境；

激光源，與所述微納光纖的一端相連接，用于發射激光；

光功率計，與所述微納光纖的另一端相連接，用于測量所述激光透過所述微納光纖的透過率與所述光學膠折射率測量器件的溫度之間的關系，以確定所述激光透過所述微納光纖的透過率突變時的溫度；

處理系統，用于依據所述微納光纖的直徑、所述微納光纖的材料及所述激光的模式得到所述激光透過所述微納光纖的透過率突變時所述光學膠的仿真折射率。

優選地，所述光學膠折射率測量系統還包括偏振控制器，所述偏振控制器位于所述激光源與所述光學膠折射率測量器件之間的所述單模光纖上，用于調制入射至所述微納光纖的激光的模式。

優選地，所述制冷裝置包括G-M制冷機。