一种检测相位的系统和方法和检测折射率的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种检测相位的系统和方法和检测折射率的系统和方法。该检测相位的系统包括光学系统、弱测量单元和光谱仪，所述光学系统将平行光输出至所述弱测量单元，所述弱测量单元使所述平行光中的P偏振光发生相位变化、进行放大并输出至光谱仪，所述光谱仪记录光谱中心波长的移动并根据波长的移动得出相位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感检测
，特别是涉及一种检测相位的系统和方法和检测折 射率的系统和方法。
技术介绍
现有的检测相位的系统和检测折射率的系统结构复杂、准确度低。现有的检测相 位的方法和检测折射率的方法步骤繁琐、准确度低。 上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必 然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已 经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术（主要）目的在于提出一种检测相位的系统和方法和检测折射率的系统和 方法，以解决上述现有技术存在的系统结构复杂、方法步骤繁琐、准确度低的技术问题。 为此，本专利技术提出一种检测相位的系统，包括光学系统、弱测量单元和光谱仪，所 述光学系统将平行光输出至所述弱测量单元，所述弱测量单元使所述平行光中的P偏振光 发生相位变化、进行放大并输出至光谱仪，所述光谱仪记录光谱中心波长的移动并根据波 长的移动得出相位。 所述弱测量单元包括表面等离子体共振发生装置、前选偏振片和后选偏振片，所 述前选偏振片和后选偏振片的偏振方向相互垂直，所述前选偏振片位于所述表面等离子体 共振发生装置的光路前方，所述后选偏振片位于所述表面等离子体共振发生装置的光路后 方。 所述光学系统包括发光二极管和准直透镜，所述准直透镜将所述发光二极管发出 的光变换为平行光。 所述的检测相位的系统还包括设置在所述光学系统和弱测量单元之间的高斯滤 波片，所述高斯滤波片将所述光学系统输出的平行光整形为高斯光谱。 所述表面等离子体共振发生装置包括棱镜和金膜，所述金膜镀在所述棱镜的斜面 上。 所述的检测相位的系统还包括耦合透镜，所述耦合透镜将经弱测量单元出射的光 耦合到光谱仪内。 一种检测折射率的系统，包括光学系统、弱测量单元和光谱仪，所述光学系统将平 行光输出至所述弱测量单元，所述弱测量单元将使所述平行光中的P偏振光发生相位变 化、进行放大并输出至光谱仪，所述光谱仪记录光谱中心波长的移动并根据波长的移动得 出位于所述弱测量单元中的待测物体的折射率。 所述弱测量单元包括表面等离子体共振发生装置、前选偏振片和后选偏振片，所 述前选偏振片和后选偏振片的偏振方向相互垂直，所述前选偏振片位于所述表面等离子体 共振发生装置的光路前方，所述后选偏振片位于所述表面等离子体共振发生装置的光路后 方。 -种检测相位的方法，其特征在于包括如下步骤：光学系统将平行光输出至弱测 量单元；所述弱测量单元使所述平行光中的P偏振光发生相位变化、进行放大并输出至光 谱仪；所述光谱仪记录光谱中心波长的移动并根据波长的移动得出相位。 -种检测折射率的方法，其特征在于包括如下步骤：光学系统将平行光输出至弱 测量单元，所述弱测量单元使所述平行光中的P偏振光发生相位变化、进行放大并输出至 光谱仪，所述光谱仪记录光谱中心波长的移动并根据波长的移动得出位于所述弱测量单元 中的待测物体的折射率。 本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：本专利技术具有所有SPR技术的对表面折射 率变化敏感的特点，同时结合了弱测量单元对敏感信号放大的优势，具有很高的灵敏度。【附图说明】 图1是本专利技术一个实施例的检测相位的系统的原理框图。 图2是本专利技术一个实施例的检测相位的系统的光路结构图。 图3是本专利技术一个实施例的检测相位的方法的流程图。【具体实施方式】 下面结合【具体实施方式】并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。应该强调的是， 下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。 参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示 相同的部件，除非另外特别说明。 本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是 用来描述一个或多个特定实施方式。 如图1、2所示，一种检测相位的系统，包括光学系统、弱测量单元和光谱仪9,光学 系统将平行光输出至弱测量单元，弱测量单元使平行光中的P偏振光发生相位变化、进行 放大并输出至光谱仪9,光谱仪9记录光谱中心波长的移动并根据波长的移动得出相位。本 专利技术将弱测量应用到表面等离子体共振（surface plasmon resonance，简写为SPR)相位 检测。利用弱测量的原理，相位信号会被放大，加之SPR本身对于表面信息具有很高的灵敏 度，这种弱测量检测SPR相位具有极高的灵敏度。 弱测量单元包括表面等离子体共振发生装置、前选偏振片4和后选偏振片8,前选 偏振片4和后选偏振片8的偏振方向相互垂直，前选偏振片4位于表面等离子体共振发生 装置的光路前方，后选偏振片8位于表面等离子体共振发生装置的光路后方。 光学系统包括发光二极管1和准直透镜2,准直透镜2将发光二极管1发出的光变 换为平行光。发光二极管1可以采用近红外的超辐射发光二极管。 检测相位的系统还包括设置在光学系统和弱测量单元之间的高斯滤波片3,高斯 滤波片3将光学系统输出的平行光整形为高斯光谱。 表面等离子体共振发生装置包括棱镜5和金膜6,金膜6镀在棱镜5的斜面上。 检测相位的系统还包括耦合透镜8,耦合透镜8将经弱测量单元出射的光耦合到 光谱仪9内。例如，耦合到光谱仪9的光纤内。 本专利技术还提出了一种检测折射率的系统，包括光学系统、弱测量单元和光谱仪9， 光学系统将平行光输出至弱测量单元，弱测量单元将使平行光中的P偏振光发生相位变 化、进行放大并输出至光谱仪9,光谱仪9记录光谱中心波长的移动并根据波长的移动得出 位于弱测量单元中的待测物体的折射率。检测折射率的系统与检测相位的系统基本相同。 当SPR装置表面由于待测物引入一个微弱的折射率变化时，会引起p偏振光的相位发生变 化，再经过弱测量系统的放大效果，转换成为光谱中心波长的偏移，由于出射光谱会被光谱 仪所记录，SPR实际发生的相位移动可以通过计算光谱中心波长的移动直接求出。 超辐射发光二极管1发出的光，经过准直透镜2变成平行光，再经过高斯滤光片3 将波形整形成为高斯波包，通过一个偏振方向为接近水平方向的前选偏振片4成为前选择 态。SPR装置采用Kretschmann全反射模型：棱镜5的斜面上镀了 45nm厚的金膜6,金膜6 外为被测平面。光斑照射在金膜6表面上，中心光束的入射角约为45°。出射光再经过一 个偏振方向接近垂直方向的后选偏振片7,作为后选择态。出射光通过耦合透镜8耦合进入 光谱仪9。 根据弱测量系统的计算，最终光谱的移动由下式确定：【主权项】1. 一种检测相位的系统，其特征在于：包括光学系统、弱测量单元和光谱仪，所述光学 系统将平行光输出至所述弱测量单元，所述弱测量单元使所述平行光中的P偏振光发生相 位变化、进行放大并输出至光谱仪，所述光谱仪记录光谱中心波长的移动并根据波长的移 动得出相位。2. 如权利要求1所述的检测相位的系统，其特征在于：所述弱测量单元包括表面等离 子体共振发生装置、前选偏振片和后选偏振片，所述前选偏振片和后选偏振片的偏振方向 相互垂直，所述前选偏振片位于所述表面等离子体共振发生装置的光路前方，所述后选偏 振片位于所述表面等离子体共振发生装置的光路后方。3. 如权利要求1所述的检测相位的系统，其特征在于：所述光学系统包括发光二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测相位的系统，其特征在于：包括光学系统、弱测量单元和光谱仪，所述光学系统将平行光输出至所述弱测量单元，所述弱测量单元使所述平行光中的P偏振光发生相位变化、进行放大并输出至光谱仪，所述光谱仪记录光谱中心波长的移动并根据波长的移动得出相位。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张怡龙，李东梅，何永红，马辉，刘乐，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44