[发明专利]采用放大结构的古斯汉森位移型SPR传感器有效

专利信息
申请号: 201811481728.5 申请日: 2018-12-05
公开(公告)号: CN109470660B 公开(公告)日: 2020-12-15
发明(设计)人: 刘振超;王怡沁;张文耀;何赛灵 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: G01N21/552 分类号: G01N21/552
代理公司: 杭州求是专利事务所有限公司 33200 代理人: 忻明年
地址: 310058 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 采用 放大 结构 古斯汉森 位移 spr 传感器
【说明书】:

发明涉及采用放大结构的古斯汉森位移型SPR传感器,包括激光器、偏振分光棱镜、空间光调制器、运动控制器、立方体控制器、位置探测器、位移放大结构、SPR传感棱镜、反射镜。激光器的激光经反射镜和偏振分光棱镜组分解为方向一致的TM光与TE光。空间光调制器调节TM及TE光周期性出现。TM或TE光经过传感棱镜及传感芯片后,通过两面凹面镜组合的位移放大结构放大TM光相对于TE光的微小古斯汉森位移,由位移探测器分别检测TM光和TE光的位置。本发明采取放大装置将古斯汉森位移放大,增强了古斯汉森位移型表面等离子体传感器的灵敏度,具有结构简单,选择灵活,成本低,灵敏度高的特点。

技术领域

本发明属于光学传感领域,涉及一种采用放大结构的古斯汉森位移型SPR传感器。

背景技术

表面等离子体共振(surface plasmon resonance,以下简称SPR)是一种物理光学现象。在入射光满足全反射条件且产生的倏逝波同传感芯片的表面等离子体波达到波矢匹配条件时,发生共振现象。在满足表面等离子共振的条件下,由于共振现象,入射光的能量大部分转换为倏逝波的能量,因而古斯汉森位移被放大。同时,光可分解为振动方向垂直的TM光和TE光,TM光可激发表面等离子体共振现象,并将古斯汉森位移放大,而TE光无法激发表面等离子共振现象,所以只有TM光的古斯汉森位移因表面等离子共振现象而被放大。在满足发生SPR现象的条件下,TM光的古斯汉森位移对传感芯片表面的折射率变化有着敏感的响应,通过检测TM光古斯汉森位移的变化量,可对传感芯片表面的检测液进行实时检测。

古斯汉森位移量很小,理论上为百微米量级。为探测古斯汉森位移以及折射率发生变化后的古斯汉森位移变化量,便需要高精度的位置探测器。折射率变化越小,古斯汉森位移变化量越小,对位置探测器的精度要求越高。这便限制了古斯汉森位移型SPR传感器的应用。据此,本发明基于古斯汉森位移型SPR传感器,提出一种采用位移放大装置的古斯汉森位移型SPR传感器。

发明内容

本发明针对现有技术的不足,提出了一种采用位移放大装置的古斯汉森位移型SPR传感器,解决现有技术中对位移探测器精度的要求,增强传感器的灵敏度。

本发明包括激光器、偏振分光棱镜,空间光调制器、运动控制器、立方体控制器、位置探测器、位移放大结构、SPR传感棱镜、反射镜,激光光源发出的光由偏振分光棱镜、反射镜及空间光调制器组合在运动控制器的控制下调制为TM光和TE光周期光源,用此TM、TE周期光源作为系统的工作光源,放大结构对TM、TE周期光源经SPR传感芯片后产生的微小古斯汉森位移进行放大。

更进一步具体实施中,位移放大结构可由两个曲率不同的凹面镜组成,并且两凹面镜的焦点重叠,灵敏度放大倍数为两凹面镜的曲率半径比。

更进一步具体实施中,空间光调制器为步进电机控制器与带孔不透明屏组合,由运动控制器控制,实现对光源的空间调控。

更进一步具体实施中,两面反射镜相互垂直且与和两个偏振分光棱镜的连线夹角为45°。

本发明的有益效果:本发明基于古斯汉森位移型SPR传感器,加入采用两面凹面镜组合而成的位移放大装置,实现对该类型SPR传感器灵敏度的放大,且放大倍数为两凹面镜的曲率半径比,具有结构简单,造价低,适用范围广的特点。

附图说明

图1为本发明采用位移放大装置的古斯汉森型SPR传感器的系统图。

图2为本发明位移放大结构的原理示意图。

附图标记说明:

1-激光器、2-偏振分光棱镜、3-空间光调制器、4-偏振分光棱镜、5-运动控制器、6-立方体控制器、7-位置探测器、8-位移放大装置、9-SPR传感棱镜、10-反射镜、11-反射镜、12-反射镜、13-球面镜A、14-球面镜B。

具体实施方式

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