(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210788999.5 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 湖北科技学院 地址 437000 湖北省咸宁市咸宁大道8 8号 (72)发明人 倪浩　曾相锦　李云健　肖泽龙　 张思勉　 (74)专利代理 机构 武汉明正专利代理事务所 (普通合伙) 42241 专利代理师 刘璐 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/41(2006.01) (54)发明名称 一种可用于结肠病理切片检测的PT对称光 子晶体 (57)摘要 本发明涉及一种可用于结肠病理切片检测 的PT对称光子晶体， 其结构可表示为D(AB)NC(B' A')ND， 其中N为光子晶体的周期数， A、 A'、 B和B' 为具有不同复折射率的电介质薄片， 且A和A'的 折射率实部相等、 虚 部互为相反数， B和B'的折射 率实部相等、 虚 部互为相反数， C为待检测的结肠 病理切片， D为三棱柱 状电介质入射波导， 且其横 截面为等腰直角三角形。 本发明在检测结肠病理 切片的折射率时， 能够获得较大的反射率和明显 的空间古斯 ‑汉森位移， 提高了反射光和空间古 斯‑汉森位移的检测精度， 从而提高结肠病理切 片折射率的测量 准确性。 权利要求书1页 说明书8页 附图3页 CN 115112568 A 2022.09.27 CN 115112568 A 1.一种可用于结肠病理切片检测的PT对称光子晶体， 其特征在于， 所述PT对称光子晶 体的结构可表示为D(AB)NC(B'A')ND， 其中N为光子晶体的周期数， A、 A'、 B和B'为具有不同复 折射率的电介质薄片， 且A和A'的折射率实部相等、 折射率虚部互为相反数， B和B'的折射率 实部相等、 折射率虚部互为相反数， C为待检测的结肠病理切片， D为三棱柱状电介质入射波 导， 且其横截面为等腰直角三角形； 即整个结构的主体是两个周期光子晶体PCL＝(AB)N和 PCR＝(B'A')N堆叠形成PT对称的周期 光子晶体(AB)N(B'A')N， 结肠病理切片C作为缺陷层置 于周期光子晶体(AB)N(B'A')N的中心， 形成带缺陷模的复合光子晶体PCN＝(AB)NC(B'A')N， 入射波导D分别置于PCN两端， 最终形成结构为D(AB)NC(B'A')ND的PT对称光子晶体； 所述PT 对称光子晶体中， 反射光线相对于几何光学预测位置存在横向位移， 即空间古斯 ‑汉森位 移； 入射光线垂直入射进入射波导D时， 所述空间古斯 ‑汉森位移的峰值及其对应的入射波 长与结肠病理切片C的折 射率实部存在一 一对应关系。 2.根据权利要求1所述的一种可用于结肠病理切片检测的PT对称光子晶体， 其特征在 于， 所述电介质薄片A和A'的材质均为硅， 电介质薄片B和B'的材质均为二氧化硅， 并通过掺 杂使A和A'的折射率 实部相等、 折射率虚部互为相反数， B和B'的折射率实部相等、 折射率虚 部互为相反数； 所述电介质薄片A、 A'、 B和B'的厚度分别为各自折射率实部对应的1/4中心 波长 λ0， 长度和宽度比入射波长大两个量级以上。 3.根据权利要求2所述的一种可用于结肠病理切片检测的PT对称光子晶体， 其特征在 于， 采用基于铁掺杂的LiNbO3二波混频来实现增益 ‑损耗的调制： 光学二波混频的增益正比 于Fe3+的浓度， 而损耗则源于电子从Fe2+到导带的光激发； 掺杂后， A、 B、 A'和B'各电介质层 的折射率分别为na＝3.53+0.01qi、 nb＝1.46–0.01qi、 na'＝3.53–0.01qi和nb'＝1.46+ 0.01qi， 其中， 定义q为增益 ‑损耗因子， 折射率虚部大于零表示损耗， 折射率虚部小于零表 示增益， i 为虚数单位。 4.根据权利要求3所述的一种可用于结肠病理切片检测的PT对称光子晶体， 其特征在 于， 中心波长为λ0＝1.55 μm， 所述电介质薄片A和 A'的厚度为da＝da'＝0.1098 μm， 电介质薄 片B和B'的厚度为db＝db'＝0.2654 μm； 所述结肠病理切片C的厚度为dc＝1 μm。 5.根据权利要求4所述的一种可用于结肠病理切片检测的PT对称光子晶体， 其特征在 于， 所述增益 ‑损耗因子为q＝15 。 6.根据权利要求5所述的一种可用于结肠病理切片检测的PT对称光子晶体， 其特征在 于， 所述光子晶体的周期数为 N＝5。 7.根据权利要求6所述的一种可用于结肠病理切片检测的PT对称光子晶体， 其特征在 于， 所述PT对称光子晶体中， 反射光线的最大空间古斯 ‑汉森位移可达105λ量级， 最大反射 率可达103量级， 其中λ表示入射波长 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115112568 A 2一种可用于结肠病理切片检测的PT对称光子晶体 技术领域 [0001]本发明属于医学检测及光学技术领域， 具体涉及 一种可用于结肠病理切片检测的 PT对称光子晶体。 背景技术 [0002]由于现有对结肠病理切片的检测手段多采用显微镜观测、 化验及X光照射等， 这些 检测方法大多存在检测周期长、 误判率大和成本高昂等缺点， 且大都为破坏性检测。 另外， 结肠的病变会引起病理切片折 射率的变化。 [0003]一般地， 病理切片存在较大的光学损耗， 当多层电介质中插入这种结肠切片时， 光 波在介质分界面附近会形成倏逝波， 相当于在分界面的下侧或上侧存在一个虚反射面， 反 射光束相对于几何光线预测的位置发生横向位移， 将此位移叫空间古斯 ‑汉森位移( shift， GH位移)， 而空间古斯 ‑汉森位移对电介质的折 射非常敏感。 [0004]因此， 考虑将结肠病理切片与光子多层复合， 形成对称多层结构， 通过扫描入射光 波长， 测得反射光线及其对应的峰值空间古斯 ‑汉森位移的波长位置， 对比出结肠病理切片 的折射率， 从而对结肠切片进行定量的病理分析。 [0005]然而， 由于大的空间古斯 ‑汉森位移对应的反射率比较低， 甚至接近0。 这就导致将 空间古斯 ‑汉森位移用于结肠病理切片折射率的检测时， 存在反射率过低致使检测困难的 问题。 因此在将结肠病理切片与光子晶体复合时， 发 明人对光子晶体的折射率进 行调制， 使 其满足PT(parity ‑time： 宇称 ‑时间)对称， 这样既能获得较大反射率的缺陷模， 又可以实现 可观的空间古斯 ‑汉森位移， 从而提高基于空间古斯 ‑汉森位移效应的结肠病理切片折射率 检测的灵敏度和准确性。 发明内容 [0006]为了在利用空间古斯 ‑汉森位移检测结肠病理切片的折射率时， 获得较大的反射 率和显著的空间古斯 ‑汉森位移， 提高反射光束的空间古斯 ‑汉森位移的可观察性， 以此提 高结肠病理切片折射率的测量准确性， 本发明提供一种可用于结肠病理切片 检测的PT对称 光子晶体。 [0007]本发明解决上述 技术问题的技 术方案如下： [0008]一种可用于结肠病理切片检测的PT(parity ‑time： 宇称 ‑时间)对称光子晶体， 所 述PT对称光子晶体的结构可表示为D(AB)NC(B'A')ND， 其中N为光子晶体的周期数， A、 A'、 B和 B'为具有不同复折射率的电介质薄片， 且A和A'的折射率实部相等、 折射率虚部互为相反 数， B和B'的折射率 实部相等、 折射率虚部互为相反数， C为待检测的结肠病理切片， D为三棱 柱状电介质入射波导， 且其横截面为等腰直角三角形； 即整个结构的主体是两个周期光子 晶体PCL＝(AB)N和PCR＝(B'A')N堆叠形成PT对称的周期光子晶体(AB)N(B'A')N， 结肠病理切 片C作为缺陷层置于周期光子晶体(AB)N(B'A')N的中心形成带缺陷模的复合光子晶体PCN＝ (AB)NC(B'A')N， 入射波导D分别置于PCN两端， 最终形成结构为D(AB)NC(B'A')ND的PT对称光说　明　书 1/8 页 3 CN 115112568 A 3