[發明專利]外差干涉式表面等離子體波感測裝置及方法

無效

• 申請號: 01129484.1
• 申請日: 2001-06-21
• 公開（公告）號: CN1393689A
• 公開（公告）日: 2003-01-29
• 發明（設計）人: 周晟
• 申請（專利權）人: 周晟
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/21;G01N33/53
• 代理公司: 隆天國際專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳紅,潘培坤

1.一種外差干涉式表面等離子體波感測方法，用于測量化學或生物分子間相互作用，該方法主要在界面產生表面等離子體波時，測量兩相互同調關連、不同頻率的反射P1偏振光和P2偏振光，所產生外差干涉信號的振幅變化來計算出待測的物理量，該方法包括下列步驟：

(1)以一具有第一折射率的全反射裝置作為全反射用的基底，一具有第二折射率且規范一定厚度的金屬薄膜，其緊靠在該全反射裝置基底，同時在該金屬薄膜的另一面附著一化學或生物薄膜，其中該第二折射率低于該第一折射率；

(2)調整并校正入射激光的角度使得表面等離子體波在該金屬薄膜和該化學或生物薄膜界面上產生表面等離子體波；

(3)采用雙頻率且相互垂直線偏極化激光，其為P偏振光和S偏振光，并經過一極化光元件組使得入射激光轉變成不同頻率且相互同調關連的P1偏振波和P2偏振波，P1和P2偏振激光經全反射在金屬膜和化學薄膜界面上分別產生表面等離子體波，其反射P₁′波和P₂′波產生外差干涉信號，其拍頻等于該雙頻率的差頻；

(4)相同載波頻率的參考光束和信號光束的光干涉信號通過帶通濾波器過濾，并將外差干涉信號輸入到鎖相放大器或振幅解調裝置中，可即時測量外差干涉信號的振幅及相位變化；以及

(5)選擇適當入射角度，也即在表面等離子體波產生的共振角附近，測量外差干涉信號的振幅大小及其隨時間的變化量或相位變化量。

2.根據權利要求1所述的外差干涉式表面等離子體波感測方法，其中雙頻率相互關連的P1波和P2波線偏極化激光，從以下方法所組成的族群中選擇：

(1)單頻率線偏極化激光結合相位調制器，極化光的組件，馬赫-策思德(Mach-Zehnder)干涉儀；

(2)單頻率線偏極化激光結合固定驅動頻率的電光調變器；

(3)半導體激光配合電流調制的電源供應器和極化光組件，組成馬赫-策思德(Mach-Zehnder)干涉儀；

(4)雙頻率同調相關的P1偏振光和P2偏振光，可利用單頻率線偏極化半導體激光配合極化保持單模光纖和集成光學組件，相位調制器形成馬赫-策思德(Mach-Zehnder)干涉儀；以及

(5)雙頻率同調相關的P1偏振光和P2偏振光亦可利用單頻率P波線偏極激光配合相位調變裝置形成邁克耳孫(Michelson)干涉儀。

3.根據權利要求1所述的外差干涉式表面等離子體波感測方法，其中雙頻率相互垂直線偏極化激光可由雙頻率相互垂直圓偏極化激光取代，其極化光元件組為一P偏振的極化片，可產生不同頻率的P1偏振光和P2偏振光。

4.根據權利要求1所述的外差干涉式表面等離子體波感測方法，其中該全反射裝置可由光柵取代而產生表面等離子體波，入射的雙頻率線偏極化激光是先經過透光的被測試薄膜再入射至金屬薄膜而在其界面上產生表面等離子體波。

5.根據權利要求1所述的外差干涉式表面等離子體波感測方法，其中該物理量為待測物體的折射率及其變化量。

6.根據權利要求1所述的外差干涉式表面等離子體波感測方法，其中該物理量為待測物體分子間的結合或分離反應速率及其動力學。

7.根據權利要求1所述的外差干涉式表面等離子體波感測方法，其可經過抗原抗體結合成為生物傳感器。

8.根據權利要求1所述的外差干涉式表面等離子體波感測方法，其可經過化學作用成為化學傳感器。

9.根據權利要求1所述的外差干涉式表面等離子體波感測方法，其經過測量信號光束和參考光束的外差干涉信號振幅大小的比值x＝(A_p′A_s′)/(A_pA_s)，而提高檢測靈敏度，以避免入射激光光強度的不穩定。

10.根據權利要求1所述的外差干涉式表面等離子體波感測方法，其中外差干涉信號的振幅大小可利用振幅解調裝置完成，可擴充成為多信道外差干涉表面等離子體波感測系統。