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原文传递一种无损测量微球直径均匀度的测量装置及方法

专利名称：	一种无损测量微球直径均匀度的测量装置及方法
摘要：	本发明属于微球结构器件尺寸参数均匀度的测量技术领域，具体涉及一种无损测量微球直径均匀度的测量装置及方法。本发明的目的是解决微球直径均匀度的测量和标定过程中对微球产生破环性而无法重复使用的问题。本发明包括测试激光器、纳米光纤、待测微球和光电探测器，所述测试激光器与纳米光纤的输入端连接，所述纳米光纤的输出端与光电探测器的输入端连接。本发明微球接触纳米光纤的过程只是点接触，对微球透射率及表面特性没有影响，测量后微球可以继续使用，能够无损测量微球直径均匀度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	山西大学
发明人：	宋丽军;张鹏飞;李刚;张天才
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910643473.6
公开号：	CN110333170A
代理机构：	太原申立德知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	程园园
分类号：	G01N15/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	030006 山西省太原市坞城路92号
主权项：	1.一种无损测量微球直径均匀度的测量装置，其特征在于：包括测试激光器(1)、纳米光纤(2)、待测微球(3)和光电探测器(4)，所述测试激光器(1)与纳米光纤(2)的输入端连接，所述纳米光纤(2)的输出端与光电探测器(4)的输入端连接，所述纳米光纤(2)用于与待测微球(3)进行接触耦合，以便于光电探测器(4)测得纳米光纤(2)接触待测微球(3)不同位置下的激光透射谱。 2.根据权利要求1所述的一种无损测量微球直径均匀度的测量装置，其特征在于:所述纳米光纤(2)为锥形纳米光纤，其直径从输入端到锥腰沿着轴向逐渐减小直至小于300-400纳米，从锥腰到输出端沿着轴向逐渐增大到正常直径。 3.一种测量微球直径均匀度的方法，其特征在于：包括以下步骤: 步骤1.将测试激光器(1)进行波长进扫描，并将测试激光器(1)输出的激光耦合进入纳米光纤(2)输入端，激光经过纳米光纤(2)后输出至探测器(4)，利用光电探测器(4)测量得到纳米光纤(2)输出端的激光透射谱P1；步骤2.将待测微球(3)附着于纳米光纤(2)的锥腰表面；步骤3.将与待测微球(3)耦合的的纳米光纤(2)输出端的透射激光输出至探测器(4)，利用光电探测器(4)测量纳米光纤(2)与待测微球(3)耦合状态的透射谱，调节激光偏振获得临界耦合状态，得到纳米光纤(2)与待测微球(3)临界耦合状态的激光透射谱P2；步骤4.通过步骤1和3得到的激光透射谱P1和P2，根据P3＝P2/P1得出待测微球(3)与纳米光纤(2)临界耦合状态下的归一化透射谱P3；步骤5.重复步骤2、步骤3和步骤4，将纳米光纤(2)与待测微球(3)的不同位置接触实现耦合，得到待测微球(3)不同赤道平面的谐振谱线数据；步骤6.对步骤5得到的待测微球(3)不同赤道平面的谐振谱线数据进行洛伦兹拟合，得到谐振峰的中心频率，通过公式将每个接触位置的谐振峰中心频率移动转换为待测微球(3)直径起伏，对各个不同位置直径起伏进行统计得到微球(3)直径起伏的标准差，即获得待测微球(3)的均匀度，其中ΔD为待测微球(3)各测量点与平均直径的差值，即每个点的直径起伏，n为微球内谐振模式个数，c为光在真空中的速度，neff为待测微球(3)的有效折射率，f为谐振峰的中心频率，Δf为各谐振峰的中心频率与平均值的差值。 4.根据权利要求4所述的一种无损测量微球直径均匀度的测量装置，其特征在于:所述纳米光纤(2)为锥形纳米光纤，其直径从输入端到锥腰沿着轴向逐渐减小直至小于300-400纳米，从锥腰到输出端沿着轴向逐渐增大到正常直径。
所属类别：	发明专利