[发明专利]一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器及测试方法

权利要求书

1.一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器，其特征在于：它包括太赫兹波折射透镜、亚波长金属传感结构,所述的太赫兹波折射透镜为半球体形状，所述的亚波长金属传感结构为一个金属板，在金属板上均匀分布有多个格栅，所述太赫兹波折射透镜的圆切面与亚波长金属传感结构的光栅相对设置，在太赫兹波折射透镜与亚波长金属传感结构形成有待测间隙。

2.根据权利要求1所述的一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器，其特征在于：所述的太赫兹波折射透镜的材质为太赫兹波段高折射率材质，为高阻硅、高阻锗、甲基戊烯聚合物的一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器，其特征在于：所述亚波长金属传感结构的格栅的间隔尺寸是在亚波长范围内，即小于太赫兹波的波长，尺寸在5微米到900微米之间。

4.根据权利要求1所述的一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器，其特征在于：所述的亚波长金属传感结构为一维周期结构或二维周期结构。

5.根据权利要求1所述的一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器，其特征在于：所述待测间隙的间距大小可以调整，间距尺寸是亚波长范围即小于入射太赫兹波波长，间距在5微米到900微米之间。

6.根据权利要求1所述的一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器，其特征在于：所述的生物传感器中的待测手性样品可以是但不限于溶液样品、气体样品、粉末样品，待测手性样品填充于待测间隙中，也可以是沉积在亚波长金属传感结构表面。

7.根据权利要求1所述的一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器，其特征在于：所述的生物传感器中入射的太赫兹波的偏振态是倾斜线偏振。

8.根据权利要求1所述的一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器，其特征在于：所述的生物传感器中TCD测量时两次入射的太赫兹波的偏振角度是对称的。

9.根据权利要求1所述的一种基于线偏振入射的TCD光谱测量生物传感器的测试方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一:在待测间隙中填入待测物品，利用太赫兹波发生器，向生物传感器的太赫兹波折射透镜射入太赫兹波，调整入射光路中太赫兹偏振片，使得入射太赫兹波为+45°倾斜线偏振，入射角度大于半球柱透镜材料的全反射临界角，入射波在半球柱透镜底面产生全反射，在底面上方形成对应的倏逝波耦合激发亚波长金属传感结构上的表面等离基元共振，产生增强的手性太赫兹电磁场，增强入射波和填充手性样品的相互作用，放大手性样品对手性电磁场的选择性吸收，作用后太赫兹信号从半球柱透镜另一侧射出被检测。调整出射光路中偏振片，分别检测出射信号在+45°和-45°正交方向的分量，通过数据处理得到出射信号的左、右圆极化偏振分量大小；步骤二:同样地，调整入射光路中太赫兹偏振片，使得入射太赫兹波为对称的-45°倾斜线偏振，进而产生增强的相反手性太赫兹电磁场，增强入射波和填充手性样品的相互作用，作用后的太赫兹信号从半球柱透镜另一侧射出被检测。调整出射光路中偏振片，分别检测出射信号在+45°和-45°正交方向的分量，通过数据处理得到出射信号的左、右圆极化偏振分量大小；步骤三:对+45°和-45°线偏振两种入射情况下的出射信号进行求差，二者的差异即是被测手性样品的TCD信号。利用表面等离激元的电磁增强效应，可以得到表面等离激元共振频率附近窄带增强的TCD信号；步骤四：通过扫描不同入射角度和调整耦合间隙，激发不同频率下的表面等离基元共振增强效应，在不同频率下增强样品的圆二色响应，将不同入射角度对应的窄带TCD信号进行整合得到宽带信号，实现对被测手性样品的宽带增强TCD光谱传感分析。