(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 202210789991.0 (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 刘芳华　汪洋　刘芳梅　汪丽燕　 陈小玲　 (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 21/41(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH位移 的病理切片检测结构及检测方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于缺陷光子晶体中合成 角度GH位移的病理切片检测结构， 可表示为D (AB)NC(BA)N， 其中N为光子晶体的周期数， A、 B分 别为折射率不同的电介质薄片， C为待测折射率 的病理切片， D为半球形电介质光波导。 本发明还 提供一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH位移 的病理切片检测方法， 将两个不同入射角度测得 的角度GH位移数据相加， 得到一组灵敏度和线 性 度均较好且检测范围更宽的合成角度GH位移曲 线， 根据合成角度GH位移与切片折射率实部的正 比关系得到切片的折射率实部， 从而提高病理切 片折射率检测的准确度。 本发明所述检测结构及 检测方法不仅检测速度快、 操作简单， 而且不会 损坏病理切片， 便 于大规模生产和应用。 权利要求书1页 说明书7页 附图5页 CN 115308163 A 2022.11.08 CN 115308163 A 1.一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH位移 的病理切片检测结构， 其特征在于， 所述 病理切片检测结构可表示为D(AB)NC(BA)N， 其中N为光子晶体的周期数， A、 B分别为折射率不 同的电介质薄片， C为待测折射率的病理切片， D为半球形电介质光波导； 即整个结构的主体 是病理切片C作为缺陷层置于两个周期光子晶体(AB)N和(BA)N的正中间， 形成带缺陷的对称 周期光子晶体PCN＝(AB)NC(BA)N， 光波导D置于PCN的入射端， 最终形成结构D(AB)NC(BA)N； 所 述病理切片 检测结构中， 反射光线相对于几何光学预测位置存在角度偏转， 即角度古斯 ‑汉 森位移； 两个不同入射角度得到的角度古斯 ‑汉森位移相加形成的合成角度GH位移与病理 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所述的一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH位移的病理切片检测结 构， 其特征在于， 入射波长λ0＝0.85 μm， 所述电介质薄片A的材质为铌酸锂， 且其折射率为na ＝2.2494； 所述电介质薄片B的材质为碲化铅， 且其折射率为nb＝4.1； 所述半球形电介质光 波导D的材质为 二氧化硅， 且其 折射率为nd＝1.4525 。 3.根据权利要求2所述的一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH位移的病理切片检测结 构， 其特征在于， 所述电介质薄片A和B的厚度分别为各自折射率对应的1/4光学波长， 所述 电介质薄片A、 B和病理切片C的长度和宽度比入射波长大两个量级以上。 4.根据权利要求3所述的一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH位移的病理切片检测结 构， 其特征在于， 所述电介质薄片A的厚度为da＝λ0/(4na)＝0.0945 μm， 电介质薄片B的厚度 为db＝λ0/(4nb)＝0.0518 μm， 病理切片C的厚度为dc＝0.3 μm； 所述电介质薄片A、 B和病理切 片C的长度和宽度均为10 0 μm， 光波导D的半径为5 0 μm。 5.根据权利要求1 ‑4任意一项所述的一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH位移的病理 切片检测结构， 其特 征在于， 所述 光子晶体的周期数N ＝4。 6.根据权利要求5所述的一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH位移的病理切片检测结 构， 其特征在于， 所述病理切片C为结肠病理切片。 7.一种利用权利要求1 ‑6任意一项所述的病理切片检测结构对病理切片的折射率进行 检测的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)TM波通过光波导D以入射角 θ ＝θ1进入PCN， 探测并记录反射 光线的角度GH位移； 2)TM波通过光波导D以另一入射角 θ ＝θ2进入PCN， 探测并记录反射 光线的角度GH位移； 3)将 θ ＝θ1、 θ ＝θ2时的两组角度GH位移数据相加， 得到合成角度GH位移； 4)根据合成角度GH位移与病理切片C折射率实部的正比关系， 计算得到病理切片C的折 射率实部。 8.根据权利要求7所述的检测方法， 其特征在于， 所述病理切片C为结肠病理切片， 且其 折射率实部在[1.3， 1.4]范围内变化时， θ1＝25°， θ2＝35°。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115308163 A 2一种基于缺陷光子晶体中 合成角度GH位移的病理切片检测结 构及检测方 法 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 一种基于缺陷光子晶体中合成角 度GH位移的病理切片检测结构及检测方法。 背景技术 [0002]光在两种不 同介质的分界面上形成反射和透射时， 根据传统几何光学的理论， 入 射光线、 透射光线和反射光线位于同一平面， 且在分 界面上， 入射点、 透射点和反射点重合。 然而， 若入射光线为横磁(Transverse  Magnetic， TM)波， 光波在两介质的分界面上发生全 反射时， 存在一个虚反射面， 位于实际分界面的上方或下方。 这样， 实际的反射光束相对于 几何光学预测的反射光束会产生横向位移和角度偏转， 这种现象称为古斯 ‑汉森效应 (Goos‑ effect： GH效应)。 相应地， 将反射光的横向位移叫 空间(spatial)古斯 ‑汉 森位移(Go os‑ shift： GH位移)， 而反射 光角度偏转 叫角度(angular)GH位移。 [0003]反射光束的空间GH位移正比于反射系数相位的变化率， 一般用波长的倍数表示。 虽然空间GH位移已在实验中得到验证， 但它相对较小。 而角度GH位移随入射角度改变， 峰值 角度GH位移的大小和位置是入射角的函数。 峰值角度GH位移所对应的光波 频率位置是电介 质折射率的函数。 也就是说， 角度GH位移对电介质的折射非常敏感， 故可用作折射率传感 器。 [0004]现有对器官组织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， 不同的器官组织切片对应着不同的折射率， 而器官组织的病变会引起病理切片折射率的变 化。 因此， 考虑将 器官组织病理切片与电介质多层复合， 形成多层结构， 例如， 将结肠切片和 电介质多层复合形成的对称结构， 来 实现可观的角度古斯 ‑汉森位移， 从而定量地测量结肠 病理切片的折 射率。 [0005]将其应用于器官病理检测时， 可以通过扫描反射光的角度GH位移， 选取线性度较 好的区间， 对比出器官组织病理切片的折射率， 从而对器官 组织切片进 行定量的病理分析。 然而， 相较于线性度较好的区间， 线性度较差的区间对应的器官组织病理切片检测范围更 宽。 为了满足病理切片折射率检测的准确 性更高及检测范围更宽的需求， 亟需设计出一种 线性度更好且检测范围更宽的病理切片检测结构及检测方法。 发明内容 [0006]为了在检测病理切片的折射率时， 获得灵敏度及线性度较好且检测范围较宽的区 间， 提高病理切片折射率检测的准确 性， 本发明提供一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH 位移的病理切片检测结构及检测方法。 [0007]本发明解决上述技术问题的技术方案如下： 一种基于缺陷光子晶体中合成角度GH 位移的病理切片检测结构， 所述病理切片检测结构可表示为D(AB)NC(BA)N， 其中N为光子晶说　明　书 1/7 页 3 CN 115308163 A 3