[发明专利]一种用于检测微流体系统中液体折射率的传感器及方法

权利要求书

1.一种用于检测微流体系统中液体折射率的传感器，其特征在于，包括上基片(10)、下基片(11)、包层材料层(1)、S型偏折波导和微流体通道(7)；

所述包层材料层(1)位于在上基片(10)和下基片(11)之间；

所述S型偏折波导和微流体通道(7)位于在所述包层材料层(1)中；

所述微流体通道上设有流体输入端口(8)和流体输出端口(9)；

所述S型偏折波导由芯层材料制成，包括依次相连的光输入直波导(2)、第一偏向波导(3)、第二偏向波导(4)、第三偏向波导(5)以及光输出直波导(6)；

其中，所述第一偏向波导(3)的一侧与所述微流体通道(7)的一侧接触，且第一偏向波导(3)与光输入直波导(2)之间的水平夹角为θ，第二偏向波导(4)和第三偏向波导(5)分别与光输入直波导(2)所在水平方向的夹角为2θ和θ；

0<θ<cos^-1(N₁/N₂)

其中，N₁和N₂分别表示TE波在非波导位置区域和波导所在区域的等效折射率；所述非波导位置区域是指不包括S型偏折波导和微流体通道的其他位置区域。

2.根据权利要求1所述的用于检测微流体系统中液体折射率的传感器，其特征在于，所述的S型偏折波导在芯层材料层中的厚度为d，d的取值范围是0.5-2μm。

3.根据权利要求2所述的用于检测微流体系统中液体折射率的传感器，其特征在于，所述S型偏折波导上方正中央设置有脊，脊高和脊宽分别为h和w，h的取值范围是0.5-1.5μm，w的取值范围是4-8μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于检测微流体系统中液体折射率的传感器，其特征在于，所述芯层材料和包层材料均为有机聚合物材料。

5.根据权利要求4所述的用于检测微流体系统中液体折射率的传感器，其特征在于，所述芯层材料为SU-8。

6.根据权利要求4所述的用于检测微流体系统中液体折射率的传感器，其特征在于，所述包层材料为聚合物材料UV15。

7.一种用于检测微流体系统中液体折射率的方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的用于检测微流体系统中液体折射率的传感器，将被测试液体注入流体输入端口8，被测试液体经微流体通道从流体输出端口(9)输出；利用光源照射光输入直波导，光信号经第一偏向波导时，在第一偏向波导与微流体通道接触面发生反射与透射，反射光沿S型偏折波导传输直至光输出直波导输出；透射光被微流体通道中的液体吸收；

利用光输出直波导输出的光功率与光输入直波导输入的光功率之比得到的归一化光功率对照折射率标定曲线获得被测液体的折射率；

其中，所述传感器的标定曲线是利用已知折射率的液体输入所述传感器中的微流体通道，将光源照射光输入直波导，从光输出直波导出获取输出的光功率，根据光输出直波导输出的光功率与光输入直波导输入的光功率之比得到的归一化光功率，由对应的液体折射率和归一化光功率获得。

8.根据权利要求7所述的用于微流体系统中液体折射率的检测方法，其特征在于，所述照射光输入直波导的光源为波长为1.55μm的近红外光，且光波偏振态为TE波。