[发明专利]一种利用光纤环形腔衰荡测量旋光溶液浓度的方法

说明书

技术领域

本发明属于旋光溶液浓度测量装置技术领域，具体涉及一种利用光纤环形腔衰荡测量旋光溶液浓度的方法。

背景技术

目前常利用旋光法对不同的旋光物质进行浓度测量，但市场上性价比高的高精度旋光仪还不多见，由于旋光物质的旋光率受光的波长、温度和溶液的浓度等影响，将严重导致测量的误差；且微小旋光计、旋光仪和便携式旋光仪等测量工具虽不断优化，但测量精度与体积仍难以匹配，其中有些仪器只适用于物理性实验方面，而相对精密且应用广泛的仪器不仅对测量系统部件精度要求高，而且价格十分昂贵。

发明内容

本发明为解决利用旋光法测溶液浓度的精密度差、体积大和成本高等问题而提供了一种利用光纤环形腔衰荡测量旋光溶液浓度的方法，该方法通过分析光衰荡波形实现对多种类型旋光溶液浓度的测量。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种利用光纤环形腔衰荡测量旋光溶液浓度的方法，其特征在于：沿光线传输方向依次设有通过光纤相连的调幅激光器、起偏器、光纤环形腔、检偏器和光电探测器，其中调幅激光器通过线路与脉冲调制器相连，光电探测器通过线路与数字信号处理器相连，光纤环形腔由第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、保偏光纤和样品吸收池构成，第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间设有并联的光纤，其中一侧的光纤断面上设有空隙微腔并且在该空隙微腔处设有样品吸收池，另一侧的光纤上设有保偏光纤，首先样品吸收池内未加溶液时，让调幅激光器经起偏器和第一光纤耦合器进入光纤环形腔，再由第二光纤耦合器输出，最后通过检偏器和光电探测器测出光纤衰荡基准波形。然后让光纤偏振信号经过不同浓度的旋光溶液，由于调幅激光器在光纤环形腔中形成偏振光，当偏振光经过旋光溶液后产生旋光角度，此时光信号经第二光纤耦合器一部分输出并记录，另一部分继续返回光纤环形腔，当光再次经过旋光溶液时会再次产生旋光偏转，输出光强也随之变化，多次循环后，直到光强信号衰减为零，由示波器实时观察对应的衰荡波形，观察衰荡波形的同时对输出的模拟信号经数字信号处理器进行参数采集、存储并处理。当旋光溶液材料一定时，改变旋光溶液浓度得到不同的衰荡输出曲线和采样值，记录不同种类旋光溶液不同浓度时的衰荡输出，由此得到衰荡系数与被测旋光溶液浓度的对应关系从而实现待测溶液浓度的测量。

本发明与现有技术相比具有以下优点：（1）研究了一种利用光纤环形腔衰荡测量旋光溶液浓度的方法；（2）灵敏度高，结构简单，体积小巧，可以实现对多种类型尤其是低浓度旋光溶液的精确测量；（3）测量过程简化，方便快捷，有效克服了传统旋光溶液测量方法中存在的繁琐流程；（4）实验所需材料简单，大大降低实验成本。

附图说明

图1是本发明的光路原理图。

图面说明：1、脉冲调制器，2、调幅激光器，3、起偏器，4、第一光纤耦合器，5、样品吸收池，6、第二光纤耦合器，7、检偏器，8、光电探测器，9、数字信号处理器，10、保偏光纤。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明的具体内容。一种利用光纤环形腔衰荡测量旋光溶液浓度的方法，沿光线传输方向依次设有通过光纤相连的调幅激光器2、起偏器3、光纤环形腔、检偏器7和光电探测器8，其中调幅激光器2通过线路与脉冲调制器1相连，光电探测器8通过线路与数字信号处理器9相连，光纤环形腔由第一光纤耦合器4、第二光纤耦合器6、保偏光纤10和样品吸收池5构成，第一光纤耦合器4与第二光纤耦合器6之间设有并联的光纤，其中一侧的光纤断面上设有空隙微腔并且在该空隙微腔处设有样品吸收池5，另一侧的光纤上设有保偏光纤10。下面简要来说明具体实施方式。

（1）光纤环形腔衰荡系统

由脉冲调制器、调幅激光器、起偏器、检偏器、光纤耦合器、样品吸收池、光电探测器和数字信号处理器构成光纤环形腔衰荡旋光溶液浓度测量系统。

（2）光纤弯曲损耗及溶液浓度测量

首先样品吸收池内未加溶液时，让调幅激光器经起偏器和第一光纤耦合器进入光纤环形腔，再由第二光纤耦合器输出，最后通过检偏器和光电探测器测出由于光纤弯曲的衰荡基准波形，然后让光纤偏振信号经过不同浓度的旋光溶液，由于调幅激光器在光纤环形腔中形成偏振光，当偏振光经过旋光溶液后产生旋光角度，此时光信号经光纤耦合器一部分输出并记录，另一部分继续返回光纤环形腔，当光再次经过旋光溶液时会再次产生旋光偏转，输出光强也随之变化，多次循环后，直到光强信号衰减为零，由示波器实时观察对应的衰荡波形。

（3）数据采集和处理